中国医学科学院&北京协和医学院药物研究所“天然药物活性物质与功能”国家重点实验室再帕尔•阿不力孜研究员团队，在《药学学报》英文刊（Acta Pharmaceutica Sinica B）发表了题为“时空分辨代谢组学与同位素示踪方法揭示中枢神经系统药物靶标”的研究论文。

       由于大脑结构与功能的复杂性，中枢神经系统（CNS）药物的作用机制研究及其靶标的发现与解析是具有挑战性的科学问题。围绕天然来源药物多靶标解析及其CNS药物的作用机制研究，该研究团队采用自主研制的敞开式空气动力辅助离子化质谱成像（AFADESI-MSI）技术，提出将空间分辨代谢组学与同位素示踪分析方法进行整合的研究策略，采用建立的质谱成像可视化分析方法开展了镇静催眠候选新药YZG-331的药物作用机制与多靶标解析研究。

       研究基于高灵敏、高覆盖的AFADESI-MSI分析方法，系统考察了YZG-331干预下内源性代谢物在大鼠脑微区中的时空动态分布特征，结合原位代谢组学数据处理方法，发现与YZG-331药物作用相关的功能代谢物，并由此定位至两条代谢通路。其中，“谷氨酰胺-谷氨酸-GABA”代谢通路分析与同位素葡萄糖示踪分析二者结果同时显示，GABA/谷氨酸比值在下丘脑区明显升高，则表明给予YZG-331后下丘脑中谷氨酸脱羧酶（GAD）活性可能增强。而“组氨酸-组胺-1-甲基组胺”代谢通路分析与同位素组胺示踪分析二者结果共同表明，给药后松果体区大量增加的组胺主要来源于外周组胺的升高及其对松果体的渗透。此外，给药后1-甲基组胺在丘脑和下丘脑区显著增加。结合体外方法和模型的验证，发现YZG-331可激动GAD酶活性增加GABA含量，并通过激动有机阳离子转运体3（OCT3）和氨基酸转运体1（LAT1）在外周释放组胺，同时可能通过激动OCT3转运体以及利用大鼠脑内HNMT酶自身的高活性，加速组胺代谢为1-甲基组胺。

       研究手段与策略有助于阐释CNS候选新药的药效作用机制和发现潜在的多靶标，为CNS药物研发及有效性、安全性评价等提供新的视角和可视化分析手段。

       博士生金波和逄雪超博士为共同第一作者；贺玖明研究员和再帕尔•阿不力孜教授为该论文的共同通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金、中国医学科学院医学与健康科技创新工程等项目的资助。

       Spatiotemporally resolved metabolomics and isotope tracing reveal CNS drug targets

       Bo Jin, Xuechao Pang, Qingce Zang, Man Ga, Jing Xu, Zhigang Luo, Ruiping Zhang, Jiangong Shi, Jiuming He*, Zeper Abliz*

       Acta Pharm Sin B 2022. https://doi.org/10.1016/j.apsb.2022.11.011