阿片类药物是作用于大脑的强大止痛药，但它们具有一系列有害的副作用，包括成瘾。马克斯·普朗克生物化学研究所(MPIB)的研究人员与奥地利因斯布鲁克医科大学，因斯布鲁克大学和天普大学的路易斯·卡茨医学院(LKSOM)的研究人员合作，开发了一种工具，可以提供更深刻的见解进入大脑对阿片类药物的反应。他们使用质谱技术确定了大脑五个不同区域中蛋白质的磷酸化模式(蛋白质的分子开关)的变化，并将它们分配给了阿片类药物治疗所需的和不希望的效果。他们的结果发表在《科学》杂志上，

LKSOM团队的参与是由药物滥用研究中心药理学教授Lee-Yuan Liu-Chen博士领导的。LKSOM为这项研究做出贡献的其他研究人员是物质滥用研究中心Liu-Chen小组的研究技术员Chen Chongguang Chen和前博士后Chiu-Ting Ting。

细胞用于响应外部刺激的信号级联类似于公司的指挥链。受体的激活(作为公司的负责人)向细胞内的其他蛋白质发出指令，这些蛋白质作为下级组织。然后，该信息通过其他相互作用蛋白的信号级联传递到组织结构的较低级别。就像执行不同任务以保持公司运转的员工一样，蛋白质是在细胞中发挥大部分功能的分子机器。在细胞中，指令通过改变这些“细胞雇员”的功能传递给其他蛋白质。改变功能的一种方法是通过“磷酸化”-磷酸分子与蛋白质的连接。通过同时分析所有分子开关，可以确定细胞或器官中信号通路的活性。研究这种命令链比研究DNA(遗传“蓝图”)对细胞内当前正在发生的过程有更精确的了解，而DNA在所有细胞中几乎都是相同的。

MPIB实验室主任和该研究的共同通讯作者Matthias Mann使用质谱法(一种确定样品中蛋白质的身份和数量的方法)来描述许多器官标本中数千种蛋白质的磷酸化模式，称为磷酸化蛋白质组学的术语。在最近的研究中，他们分析了对阿片类药物有反应的大脑不同区域的信号传导途径的激活。为了实现这一目标，研究人员使用了最近开发的名为EasyPhos的方法。

为了了解类阿片药物的作用，研究人员必须了解它们对大脑的影响。“使用磷酸蛋白质组学，我们可以一次分析超过50,000个磷酸化位点，并获得这段时间内大脑样本中所有活跃途径的快照。该研究的主要作者杰弗里·刘说：“我们在接触类阿片类药物后发现了1,000多种变化，表明这些药物对大脑中的信号传导具有整体作用。”先前的方法无法以可比的规模捕获蛋白质磷酸化，并且错过了许多打开或关闭的重要信号通路。