阿片类药物通过作用于 A 类G 蛋白偶联受体（GPCR），尤其是μ、δ、κ型阿片受体（MOR、DOR、KOR）以及非经典孤啡肽阿片受体（NOPR），在中重度疼痛的治疗中发挥关键作用。尽管靶向MOR 的配体在当前临床中占据主导地位，但其应用受限于便秘、呼吸抑制及成瘾风险等剂量限制性不良反应。

相比之下，κ型阿片受体（KOR）激动剂因具有成瘾性风险低、胃肠道与呼吸系统副作用轻微的特点，成为极具前景的治疗替代选择。因此，KOR已成为研发多种疾病药物的理想靶点。

近年来，研究者通过多种策略致力于开发安全性更优的阿片类药物，其中重点聚焦于G蛋白偏向性阿片受体激动剂。早期对吗啡处理的β- 抑制蛋白 2（β-arrestin2）基因敲除小鼠研究显示，小鼠便秘与呼吸抑制症状减轻，但镇痛作用得以保留。这一发现催生了相关假说：β-抑制蛋白信号通路可能介导MOR 激动剂的不良反应，而G 蛋白通路则主要介导镇痛效应。然而，后续研究对该假说提出了质疑，有证据表明，在缺失β- 抑制蛋白2 的情况下，副作用仍可能持续存在。

尽管存在上述争议，G蛋白偏向性信号的理念在靶向KOR 的药物研发中依然具有重要价值。越来越多的研究表明，KOR介导的镇痛与抗瘙痒效应主要由G 蛋白信号驱动，而β- 抑制蛋白信号则与镇静、焦虑等不良反应相关。总体而言，设计具有G蛋白偏向性信号、弱β- 抑制蛋白信号的KOR 激动剂，是开发更安全阿片类替代药物的合理策略。

地非法林（difelikefalin）是一种选择性KOR 多肽激动剂，于 2021 年获美国食品药品监督管理局批准，用于治疗血液透析患者慢性肾脏病相关的中重度瘙痒。尽管地非法林具有良好的镇痛与抗瘙痒效果，但其不良反应频发。因此，基于地非法林骨架对KOR 多肽激动剂进行结构优化，对提升药物安全性至关重要。

鉴于地非法林作为选择性KOR 多肽激动剂的临床价值，阐明其选择性激活KOR 及介导偏向性信号转导的结构机制，对于理性设计KOR 多肽激动剂同样具有重要意义。

本研究采用单颗粒冷冻电镜技术，解析了地非法林结合的KOR–Gi 复合物结构。结构分析显示，KOR中的Y3207.43残基与地非法林的 N 端氨基酸相互作用；系列突变实验进一步证实，该残基对调控KOR 介导的G 蛋白信号与β- 抑制蛋白信号平衡至关重要。

为探究构效关系，研究合成并检测了50 余种地非法林衍生多肽对KOR 信号通路的影响。其中，多肽激动剂beta01仅在N 端残基发生单一替换——将天然α- 氨基酸苯丙氨酸替换为β- 氨基酸类似物，便表现出显著的G 蛋白偏向性，对β- 抑制蛋白的招募能力极弱。这一细微的骨架修饰，将地非法林从完全激动剂转变为G 蛋白偏向性激动剂。

小鼠在体行为学研究显示，与地非法林相比，beta01 的镇痛与抗瘙痒效果更显著，且镇静、焦虑等不良反应大幅减轻。结合地非法林与 beta01 分别结合 KOR–Gi 复合物的结构解析、分子动力学（MD）模拟及核磁共振（NMR）数据综合分析发现，KOR 结合 beta01 后会形成一种独特构象：其胞内侧结合口袋更为开阔，不利于β- 抑制蛋白结合，进而使 beta01 激活后的β- 抑制蛋白信号显著减弱。

本研究详细展示了基于结构成功开发弱β- 抑制蛋白信号 KOR 多肽激动剂的完整过程，该类激动剂在保留治疗效果的同时可降低不良反应。研究结果不仅为开发低副作用 KOR 激动剂提供了理论框架，也为深入理解 GPCR 的偏向性激动效应提供了更广泛的认知。