Nature Protocols 中山大学王巧平教授等团队一套系统性研发靶向解毒剂的完整方案

研究背景

毒素威胁广泛存在，但大多数致命毒素缺乏特异性解毒剂，严重威胁人类健康。传统的毒素机制研究主要基于假设驱动，效率低且易受先入为主的观念限制。近年来，全基因组CRISPR筛选技术为无偏倚地发现毒素作用靶点提供了强大工具，但如何将筛选出的靶点快速转化为可用的解毒剂，仍面临巨大挑战。从头开发新药耗时漫长、成本高昂，因此，从已获批的安全药物中“老药新用”成为极具吸引力的策略。然而，针对大多数新发现的靶点，已知的可用抑制剂寥寥无几。

主要研究发现与方法创新

来自中山大学王巧平和万国辉研究团队，在《Nature Protocols》上发布了一套系统性研发靶向解毒剂的完整方案。该方案创新性地将全基因组CRISPR-Cas9敲除筛选与计算机虚拟药物筛选相结合，建立了一条从发现毒素作用靶点到快速锁定候选解毒药物的高效路径。

核心方法流程包括：

1. 全基因组CRISPR筛选识别关键靶点：利用HAP1细胞（人单倍体细胞系）进行全基因组CRISPR敲除文库筛选，在毒素压力下，通过高通量测序分析sgRNA的富集或耗竭情况，无偏见地鉴定出使细胞获得毒素耐受性或敏感性的关键宿主基因。
2. 靶点基因验证：通过单一sgRNA敲除、药理学抑制剂等手段，在细胞模型中验证候选基因在毒素毒性中的关键作用。
3. 计算机虚拟药物筛选：针对已验证的靶点蛋白结构，对包含数千种FDA已批准药物的数据库进行分子对接虚拟筛选，快速预测哪些现有药物可能与该靶点结合并抑制其功能。
4. 体外药效验证：对虚拟筛选排名靠前的候选药物进行细胞水平测试，评估其解除毒素毒性的效力与安全性。

该方法的优势与价值：

• 高效快速：整合了高通量靶点发现与快速药物重定位，显著缩短了传统解毒剂研发周期。
• 无偏见性：CRISPR筛选不依赖于预先假设，能全面揭示毒素作用的分子网络。
• 转化潜力大：直接筛选已获批药物，其安全性已知，可极大加速向临床应用的转化。
• 通用性强：该框架理论上适用于任何能在细胞模型中产生可筛选表型（如细胞死亡）的毒素，并可拓展至耐药性研究等领域。

研究团队已应用此方案成功实例，如发现了靛青绿（Indocyanine Green）可作为蘑菇α-鹅膏蕈碱（α-Amanitin）细胞毒性的有效解毒剂，证明了该平台的有效性与实用性。

主要完成人

• 通讯作者：王巧平（中山大学）、万国辉（中山大学）。
• 第一作者：王蓓、徐玉、万Arabella H.（共同第一作者）。

成果来源：
Wang, B., Xu, Y., Wan, A.H., Wan, G. & Wang, QP. Integrating genome-wide CRISPR screens and in silico drug profiling for targeted antidote development. Nat Protoc (2024). https://doi.org/10.1038/s41596-024-00995-z