人体组织可能以多种方式受伤,但有些伤口能够完美愈合,而有些则根本无法愈合。例如,皮肤上的割伤通常可以自行愈合,而内部器官如心脏病发作后的心脏或急性损伤后的肾脏则会持续受损,导致功能下降。人体大多数组织使用相同的修复过程进行自我修复,但迄今为止,针对这些修复途径以增强慢愈合器官组织修复的药物尚未被发现。这种情况即将改变。
UCLA心血管科学家Arjun Deb发现,心脏病发作后从小鼠和人类获取的心脏组织样本中,一种名为ENPP1的蛋白水平升高。Deb及其科研团队观察到,ENPP1水平升高引发了一系列代谢连锁反应,干扰了器官受损区域多种细胞的能量生成和功能,阻碍了组织修复。研究人员发现,阻断ENPP1的产生可以增强心脏修复,减少疤痕组织的形成,从而改善心脏功能。
在完全由美国国立卫生研究院、美国国防部和加州再生医学研究所(CIRM)资助的情况下,Deb的研究小组开发了一种名为AD-NP1的单克隆抗体,该抗体能够关闭ENPP1的功能,促进心脏和其他器官的组织修复。在动物实验中证明其有效性和安全性后,美国食品药品监督管理局(FDA)现已批准AD-NP1用于人体临床试验。
这一成就标志着药物开发从实验室到临床应用的罕见案例——整个过程在一个大学实验室内完成,没有外部公司或投资者参与。通常,由学术研究人员识别或设计的药物会授权给私人生物技术公司进行后续开发,或者科学家可能会创办自己的初创公司。
但Deb——作为UCLA医学与分子、细胞和发育生物学教授,以及Eli和Edythe Broad再生医学与干细胞研究中心成员——拒绝走这条路,坚持通过七年的研究资助,开发出一种有望恢复因疾病或损伤而受损的心脏和其他器官全部功能的药物。
"这项工作完全由纳税人的资金资助,完全在加利福尼亚大学研究生态系统内完成。在开发这种药物的过程中,我没有从任何私人捐赠者或公司获取一分钱。我希望这将成为UCLA未来药物开发的模式。这一过程具有成本较低、潜在开发时间较短的优势,最重要的是,主要研究者能够掌控科学研究,在分子开发方面拥有知识自由,这是最重要的一点。"
Arjun Deb,UCLA心血管科学家
单克隆抗体是一类在实验室中设计的药物,模仿我们免疫系统产生的天然抗体的功能。就像我们的免疫系统可以产生特定抗体来结合并使特定病原体失活一样,单克隆抗体AD-NP1被专门设计为靶向人类ENPP1蛋白,而不影响其他人类蛋白。
"就像人们通过食物获取能量一样,细胞也需要能量来增殖、生长和发挥功能,当组织受伤时,这一点更为关键,"Deb表示。
当细胞内生成能量的生化途径受到不利影响时,细胞功能会下降。
"我们观察到:ENPP1表达增加干扰了细胞获取能量所需的关键途径,"Deb补充道,"当在动物身上使用AD-NP1时,心肌获得更多能量,收缩更加有力,从而防止心力衰竭的发展。"
由于不同细胞类型之间的能量生成途径是相同的,Deb和他的团队认为,AD-NP1除了对心脏外,还可能对急性损伤后的许多其他器官有益。
Deb的组织再生方法通过调节代谢途径来促进组织修复,这是独特的,不涉及干细胞的使用。"相反,你利用身体自身修复系统的力量,并对其进行优化,使其变得更好,"Deb说。
如果临床试验证实该药物在人体中的效果与在动物实验中一样好,AD-NP1可能成为全新一类组织修复增强药物中的首款,防止器官功能下降。Deb希望他的团队能尽快开始人体试验。
"心血管疾病仍然是美国和全球的主要死因,"Deb表示,"所有美国人都希望过上更健康、更长寿且无疾病的生活。我国现有的资助体系证明,在六到七年的时间内,在大学环境的学术实验室中,我们已经设计出一种可能对心脏病或其他形式器官损伤的许多患者有帮助的新药。"
消息来源:
加利福尼亚大学洛杉矶分校
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