尚高生命科学
尚高生命科学Official Account
0Follow
1996Followers
老虎平台官方账号

Nature综述!细胞因子类药物研究进展

细胞因子发挥着强大的免疫调节作用,其对人类的生理和病理变化至关重要。但是在临床中,细胞因子治疗性药物的开发受到多种问题的阻碍,这主要是细胞因子免疫调节中的多态性以及非目标细胞(off-target)的激活导致的毒性和较短的半衰期。但是随着对细胞因子-受体相互作用的结构原理和功能信号的深入了解,通过蛋白质工程等方法对细胞因子进行人工修饰使得细胞因子成为药物越来越变的可能,如通过多种方法延长细胞因子的半衰期,或者是增加细胞因子靶向的特异性等。近日中科院的研究者在nature上发表综述性文章,对细胞因子类药物的研究进展进行了全面的介绍。 超级细胞因子(SUPERCYTOKINES)细胞因子的一些内在特性极大地阻碍了它们的治疗作用,例如,较短的半衰期,脱靶效应和功能的多态性。人们已经通过各种方式提高细胞因子的治疗潜力,这主要包括修改结合域,延长半衰期,形成融合蛋白,以及双功能细胞因子等(下图)。1.1结构域改造细胞因子往往有多个受体或者受体是由多条链组成的复合物,利用工程化修饰可以使得细胞因子选择性的结合特定的受体,从而消除某些细胞因子引起的不良生物特性。目前大多数关于细胞因子工程的研究都集中在受体界面,旨在提高亲和力,如IL-2 "超级因子"和IL-15 "超级拮抗剂";改善结合的选择性,如IL-12部分激动剂和IL-4超级因子;或通过干扰相互作用,如IL-15拮抗剂和IL-13超级因子等。1.2增加细胞因子的半衰期在增加细胞因子的半衰期方面,其策略和多肽类似,通过融合载体蛋白如HSA和Fc,或者通过化学方式偶联PEG增加蛋白的分子量,同时也有研究者构建了多聚化的细胞因子增加复合物的分子量,从而增加细胞因子的半衰期,最终增加药物的疗效。除此之外,还有研究者将细胞因子与其受体融合,从而形成较大的复合物。NKTR-214 是一款通过PEG化增加IL-2半衰期的药物,其对IL-2β更高的亲和力。Amgen的AMG592将抗体的Fc和IL-2融合增加IL-2的半衰期;NKTR-358是一款多聚化的IL-2,其对 IL-2αβγ有较高的亲和力而对 IL-2βγ的亲和力较低。ALT-803是新型IL-15“超级激动剂(superagonist)”复合物,其是IL-15(IL-15N72D)和Fc化的IL-15RαSu复合物;在临床前研究中,与IL-15相比,ALT-803具有改善的药代动力学特性和增强的抗肿瘤活性。研究还表明,针对癌细胞和感染病毒的细胞,ALT-803能同时调动免疫系统的先天免疫和适应性免疫,激发迅速、强大、持久的免疫反应。此外,在各种实验动物模型中,ALT-803也可以有效激活自然杀死细胞(NK cells)和抗体依赖性细胞介导的细胞毒性作用(ADCC)。免疫细胞因子研究者试图通过保护正常的健康组织和优先针对疾病部位来提高细胞因子治疗的耐受性。以疾病部位特异性表达的生物标志物为目标的抗体可能是定向输送细胞因子的理想 "载体"。在许多小鼠模型中,针对肿瘤标志物的抗体-细胞因子融合蛋白可以显著增加相应细胞因子在组织重塑部位的选择性积累,并被考虑用于治疗慢性炎症性疾病,如肿瘤。这种抗体-细胞因子融合蛋白被称为 "免疫细胞因子"。目前与抗体融合细胞因子主要有IL-2,TNF,IL-15,IL-12,IFN,IL-4,IL-10,IL-21及IL-2+TNF。其中抗体融合IL-2相关免疫细胞因子研究的最早也最多,如较早开发的Hu14.18-IL-2 (anti-GD2+IL2)已经位于临床Ⅱ期,随后研究者将其中的IL-2进行低毒化改造(D20T)并构建NHS-IL-2LT ,目前该药也已经进入临床。除此之外,制药巨头罗氏也开发了针对IL-2的"免疫细胞因子"如CEA-IL2v和FAP-IL-2v,这些药物同样也已进入临床。对于IL-12型的"免疫细胞因子",目前已经有两款进入临床研究,分别为NHS-IL-12和BC1-IL-12,其中BC1-IL-12是靶向DNA/组蛋白复合物的抗体C末端融合IL-12,其在临床前研究中展现了较好的疗效,目前已经位于临床Ⅰ期。随着研究的深入,目前出现了一些更加复杂的抗体+细胞因子的药物,如IL-2-F8-TNFmut是一种抗体携带两种不同的细胞因子的"免疫细胞因子"。IL-2-F8-TNFmut是3+3+3的复合物,临床前研究中,其在多种动物模型中(如WEHI-164、CT26、LLC和F9畸形细胞瘤等模型)都能够有效的清除肿瘤细胞。衔接性细胞因子(Engager Cytokines)结合CD3激活T细胞的双特异抗体已经在血液瘤中取得了成功,如靶向CD3/CD19的 blinatumomab,其主要是通过将T细胞和表达CD19的肿瘤细胞衔接,同时激活T细胞释放相关细胞因子对肿瘤细胞杀伤。而在衔接激活NK细胞杀伤肿瘤细胞的平台中,目前越来越多的研究加入了细胞因子如IL-15和IL-2v等来增加这些平台的药效。GT-Biopharma开发的TriKE平台,其由靶向CD16的结合域和IL-15融合蛋白以及一个靶向结合肿瘤抗原的结合域组成,其中IL-15可以刺激NK细胞的生存并促进NK细胞的扩增。相似的Innate Pharma对NKCE3(靶向NKp46和肿瘤抗原的抗体融合Fc)的升级改造形成新的NKCE4平台,其在NKCE3的基础上融合了仅可以结合IL-2Rβ和IL-2Rγ的IL-2v,IL-2v的融合是可以促进NK细胞的增值。其它类型细胞因子前面我们大致了解了“超级细胞因子”,"免疫细胞因子"和衔接性细胞因子(Engager Cytokines)在疾病治疗中的发展。随着近些年研究和技术的发展,一些其它治疗类型的细胞因子也不断涌现,如合成型细胞因子,融合性细胞因子,细胞因子+免疫细胞,细胞因子+溶瘤病毒,细胞因子偶联药物和片断型细胞因子受体等。4.1 合成型细胞因子来自两个细胞因子变体的融合,每个变体只结合一个受体亚单位,从而形成新型的合成型细胞因子。其招募并受体形成二聚体(这些二聚体不是由内源性细胞因子形成而且自然界没有发现)并激活不同的信号级联,如有研究者利用合成的细胞因子促进IL-4Rα/IFNAR2 或者 IL-2Rβ/IL-4Rα 异源二聚体的形成。4.2 新型细胞因子有研究者利用计算机设计产生了新细胞因子2/15,它选择性地具有天然细胞因子IL-2和IL-15的功能,但具有完全不相关的氨基酸序列和拓扑结构。新细胞因子2/15选择性地结合IL-2Rβγc,但不结合IL-2Rα或IL-15Rα。它对这些受体的亲和力高于天然细胞因子,并能诱导独立于IL-2Rα和IL-15Rα的下游细胞信号传导。新白蛋白2/15在黑色素瘤和结肠癌的小鼠模型中显示出优于IL-2的治疗活性,而且毒性和免疫原性较低。融合因子(Fusokines): 两种功能剂的融合被称为fusokines(融合因子),工程化的嵌合细胞因子可以加强免疫细胞功能。利用工程嵌合的方法,研究者已经构建了IC7Fc(IL-6 +CNTF),GM–CSF–CCL2,hGIFT2 (GM–CSF-IL-2)和GIFT4(GM–CSF-IL-4)融合因子。IC7Fc:科学家们一直在寻找能有效恢复2型糖尿病患者血糖控制的新药物。据报道,IL-6和CNTF可以控制体重并增强胰岛素敏感性。不幸的是,IL-6是一种促炎症细胞因子,而CNTF会诱导产生导致副作用的抗体;这些问题限制了这些药物的转化潜力。Febbraio等人构建了一种新的蛋白质,在执行这两种功能的同时消除了它们的负面影响。用IL-6取代CNTF结合的LIFR的结构域,形成一个新的合成蛋白--IC7。然后,IgG的Fc结构域与IC7融合,得到一种与CNTF相似但依赖IL-6R-IC7Fc活性的细胞因子。腹腔注射IC7FC可显著降低小鼠模型的总体重和脂肪重量。GM–CSF–CCL2:CCR2是一种广泛表达于淋巴细胞并参与自身免疫性疾病的趋化因子受体。因此,由于CCR2在自身免疫性疾病(如类风湿性关节炎)中的直接作用,CCR2是一个有前途的免疫抑制生物靶点。Stagg等人合成了一种由GM-CSF和CCl2 N端截断蛋白(GMME1)组成的新型融合蛋白,并研究了其作为CCR2特异性免疫抑制剂的用途。GM-CSF具有相当长的血浆半衰期(6小时左右),这可以大大延长体内CCl2末端片段的生物利用度。hGIFT2:Penafuerte等人设计了一种GM-CSF/IL-2融合蛋白hGIFT2,与两种单独的细胞因子组合相比,在体内表现出新的抗肿瘤特性。其可以在体外诱导NK细胞活化,与IL-2和GM-CSF单项治疗或联合治疗相比,明显增加了RANTES和IFNγ的分泌量。此外,hGIFT2处理的NK细胞表达更高水平的活性受体NKP44、NKP46和CD226,以及功能相关的分子受体如CD69、CD107A和IL-2Rβ。有趣的是,hGIFT2可以通过下调CD117表达和上调CD11b表达来促进NK细胞的成熟。这种改变的表型有利于提高肿瘤细胞的细胞毒性。GIFT4:GIFT4是一种由GM-CSF与IL-4的N端偶联开发的具有强大抗肿瘤活性的新融合细胞因子。经GIFT4处理表达GM-CSF和IL-4受体的B细胞可以使STAT的过度磷酸化,,在野生型C57BL/6J小鼠中,给予GIFT4促进了体内B细胞的增殖,并抑制了B16F0黑色素瘤细胞的生长。4.3 细胞因子+纳米颗粒对于特定的靶向应用,细胞因子可以被包覆在纳米颗粒上,由于渗透性和滞留性增强,可以通过细胞的被动传递向肿瘤提供有效的细胞因子,进而增强治疗效果。如有研究者将IL-2和抗CD137锚定在PEG化的脂质体表面,使得这些免疫激动剂在肿瘤部位的快速局部累积,同时减少全身暴露,从而降低系统性毒性。Kih等人设计了纳米笼来传递TNF超家族成员TRAIL的天然三聚体-。含有三聚体TRAIL的纳米笼(TTPNs)通过插入足够的间距来模仿TRAIL复合物的天然结构,以使得TRAIL与受体有较好的结合。临床前研究证明TTPNs作为抗肿瘤药物的疗效与单体TRAIL相比,其亲和力增加了330倍,凋亡活性增加了62.5倍,药代动力学特性和稳定性也有明显改善。4.4 搭载细胞因子的适应性免疫细胞工程化改造的T细胞已经在血液瘤中取得了成功,但是在实体瘤领域工程化或者非工程化的T细胞/NK细胞免疫疗法还没有取得成功,这一方面是因为对实体瘤的治疗需要T细胞或者NK细胞具有更强的扩增能力和更高的活性,目前已经有多种细胞因子用于增强T细胞或者NK细胞扩增或者活性,如IL-7、IL-12、IL-2等。具有增强IL-7信号的CAR-T细胞:Shum等人构建了一个具有持续信号的人工细胞因子受体C7R,可以有效地触发IL-7信号轴,但其对细胞外细胞因子不敏感。这种合成的IL-7R是由急性淋巴细胞白血病(ALL)患者的变体发展而来,由于跨膜区插入脯氨酸和/或半胱氨酸残基而形成同源二聚体,传播的信号不需要IL-7的刺激。这种方法极大的增强了GD2-CAR-T细胞的功能,但避免了对 "旁观者 "淋巴细胞的刺激。持续不断的暴露于TME,可以增加C7R和GD2 共同表达CAR-T细胞的增殖、存活和抗肿瘤活性,但不改变自体T细胞的状态。具有增强IL-12信号的CAR-T细胞:一种提高CAR-T细胞疗效的方法是异位表达刺激性细胞因子IL-12。Pegram等人的临床前研究表明,分泌IL-12的CD19特异性CAR-T细胞可以在没有全身照射、化疗和/或额外细胞因子支持的情况下安全地根除疾病。在一个模拟肿瘤模型中,他们证明了肿瘤的消除需要CD4+和CD8+T细胞亚群、自分泌IL-12以及CAR-T细胞随后分泌的IFNγ。具有增强IL-2信号的CAR-T细胞:Sockolosky等人设计了一种正交(orthogonal)IL-2细胞因子-受体复合物,可以传递天然IL-2信号,但不与它们的天然细胞因子和受体相互作用。具体来说,将orthoIL-2Rβ引入T细胞后,orthoIL-2可以在体内和体外选择性地靶向工程CD4+细胞和CD8+T细胞,而且脱靶效应有限,毒性可忽略不计。orthoIL-2信号在用收养细胞治疗的临床前小鼠癌症模型中是有效的。细胞因子增强型NK细胞:细胞因子转基因是对NK细胞进行遗传操作、工程设计和增强对抗肿瘤的有效方法。非工程化的异体和自体NK细胞已被广泛用于各种临床试验以治疗恶性肿瘤[。使用异体NK细胞已初步显示出消除癌症的功效,包括转移性黑色素瘤、肾细胞癌和AML。在临床前研究中,很多研究已经证明,用IL-2、IL-12、IL-15和干细胞因子等细胞因子转染或导入NK细胞可以增强NK细胞的增殖、生存或靶向性。这种策略已被证明可以在体外和体内恢复细胞毒性和抗肿瘤活性。4.5 细胞因子武装的溶瘤病毒(OVs)肿瘤溶解病毒(OVs)是天然存在的或经过基因改造的病毒,已被开发为一种免疫治疗方法。OVs可以选择性地在TME中复制,破坏癌细胞并将肿瘤抗原暴露给抗原呈递细胞。此外,损伤细胞释放的相关分子可以增强抗肿瘤免疫力。OV介导的癌细胞死亡被认为是一种免疫原性细胞死亡,肿瘤选择性OV可以作为载体传递免疫调节剂以进一步改变TME。为了提高溶瘤疗法的潜在疗效,人们设计了多种策略来提高抗肿瘤免疫力,如携带编码促炎细胞因子基因的OVs,如IL-7,IL-12和IL-15已经用于溶瘤病毒的相关研究。4.6 细胞因子偶联毒素IL-4受体的过度表达是多种肿瘤的一个主要特征,并被发现通常与免疫反应的抑制和不良的生存结果有关。MDNA55是Medicenna公司开发的一种基因融合物,它包含两个分子:一个高特异性的环状IL-4超级因子和假单胞菌外毒素A的催化结构,IL-4超级因子作为载体将强效的细菌毒素输送到TME。MDNA55正在进行II期临床试验(NCT02858895),用于治疗复发性多形胶质母细胞瘤(rGBM)。在涉及118名rGBM患者的四项临床试验中,MDNA55获得了积极的疗效;而且MDNA55已被授予治疗rGBM的快速通道指定和孤儿药地位。4.7 细胞因子受体片段细胞因子片段主要是利用细胞因子某一结构域的特性用于相关疾病的治疗,如目前国内有多家医药公司布局的PD-1/PD-L1-TGF-βRⅡ,其主要是利用TGF-βRⅡ对肿瘤微环境中的TGF-β结合,从而防止细胞上的TGF-βRⅡ对TGF-β的结合。在肿瘤微环境中,程序性细胞死亡配体-1(PD-L1)和转化生长因子-β(TGF-β)通常高表达。PD-L1通过与淋巴细胞表面的PD-1结合,抑制淋巴细胞的增殖和活化,诱导其凋亡,导致肿瘤细胞发生免疫逃逸;而TGF-β不仅驱动肿瘤发生进程,也是免疫抑制的重要因素,可介导肿瘤细胞对抗PD- L1单抗的原发性耐药。同时阻断PD- L1和TGF-β两个免疫抑制信号可产生协同抗肿瘤作用,潜在提高目前PD-L1/PD-1抑制剂普遍应答率低的问题。除了TGF-βRⅡ,IL-1的受体α被用来治疗自身免疫疾病,Anakinra是一种改良的可溶性IL-1受体α,可以阻断IL-1受体。Anakinra阻断IL-1α和IL-1β与内源性IL-1受体的结合。Anakinra在炎症过程中的安全性和益处已经在严重的成人类风湿性关节炎和全球幼年特发性关节炎中得到证实并且有研究报道其可以改善系统性红斑狼疮。目前Anakinra已被FDA批准用于治疗类风湿性关节炎。总 结目前,关于超级细胞因子的研究大多处于临床前阶段。免疫细胞因子的研究起步较晚,但进展迅速。近年来,在中国和美国已经有几种免疫细胞因子制剂进入临床试验。新型免疫细胞因子的合成是基于细胞因子的免疫治疗的一个重要发展方向。衔接性细胞因子(Engager Cytokines)也可以理解为具有特定免疫细胞因子结构分子。目前,衔接性细胞因子的研究相对较少,但是该方向值得进一步研究。此外,我们可能还需要重新建立细胞因子作为 "超级助手 "来促进新的免疫疗法,目前使用细胞因子作为免疫治疗剂的最大障碍之一是它们的毒性,这是由它们各自的特性决定的。研究者对细胞因子进行了改造,以改善其靶向性、功效和长期疗效。降低细胞因子的生物活性或功能可能是减少其毒性并促进其在免疫治疗中发挥辅助作用的一种有希望的方法。到目前为止,对细胞因子的修改都是简单的分子生物学变化或蛋白质融合。来源:BiG生物创新社
Nature综述!细胞因子类药物研究进展

胰腺癌新突破:向癌细胞发射“糖衣炮弹”,显著延长小鼠存活时间

为了能重复CAR-T疗法在血癌中的成功,实体瘤研究的一个关键方向是使工程免疫细胞能够更好地靶向肿瘤。近期,来自意大利IRCCS圣拉斐尔科学研究所的研究人员提出了一种方法可以实现这一点。他们发现,在胰腺肿瘤细胞表面表达的一种称为N-聚糖的糖基结构,可以保护癌细胞免受CAR-T细胞的杀伤。在不同的胰腺癌小鼠模型中,用一种葡萄糖/甘露糖类似物2-脱氧-D-葡萄糖(2DG)破坏肿瘤表面“糖衣层”可增强CAR-T杀伤作用,并在体外实验中显示出对抗其他癌症的良好疗效。相关研究结果于1月19日发表在Science Translational Medicine上。这项发现可能为设计更好的抗胰腺癌和其他实体瘤的CAR-T细胞治疗策略铺平道路。糖基化是糖基分子附着和修饰蛋白质的过程,在细胞过程中起着重要作用。癌细胞往往表现出异常的糖基化,并且与健康细胞相比其聚糖外壳的表达更加多样化。其中,N-聚糖的增加是癌症中发现的最常见的改变之一。胰腺癌预后极差,治疗选择有限。CAR-T疗法对其治疗效果也不佳,需要制定更复杂的策略。在这项研究中,研究小组通过破坏编码合成糖基外膜关键酶的MGAT5基因来阻止胰腺肿瘤细胞中的支链N-聚糖,然后用他们先前开发的针对CD44v6(一种高度糖基化的蛋白质)的CAR-T细胞来攻击癌细胞。CAR-T细胞显示出明显增强的抗肿瘤活性:细胞溶解活性以及细胞因子IFN-γ和TNF-α的产生增加(下图)。来源:Science Translational Medicine通过深入研究提高疗效背后的机制,研究人员发现N-聚糖干扰了免疫突触的形成。而CAR正是依靠这种突触来激活T细胞并发挥其功能,也即CAR-T细胞和肿瘤细胞通过免疫突触结合后对肿瘤细胞进行杀伤。随后,研究小组尝试用2DG(优先于健康细胞在肿瘤细胞中聚集)抑制N-糖基化。在两种胰腺癌异种移植小鼠模型中,2DG和CAR-T细胞的组合治疗显示出最佳的肿瘤控制效果,与单一治疗相比,显著延长了小鼠的存活时间。来源:Science Translational Medicine更重要的是,在同样接受2DG治疗的小鼠中,进入肿瘤的T细胞表现出耗竭状态减少,一些免疫抑制标记物如TIM-3和PD-1的表达降低(下图)。我们知道,持续的抗原刺激和抑制性受体的表达可能导致T细胞耗竭,这是CAR-T细胞对抗实体瘤疗效的主要障碍。来源:Science Translational Medicine这些发现表明,CAR-T与2DG联合使用不仅可以提高肿瘤清除率,还可能使CAR-T细胞逃避免疫检查点抑制。除了胰腺癌外,添加2DG还有助于提高CAR-T对其他高度糖基化肿瘤(CD44v6 CAR-T单独治疗效果不佳)的杀伤能力,包括卵巢癌和膀胱癌。事实上,继成功征战血液瘤后,科学家们一直在积极寻求有效的解决方案,以克服阻碍CAR-T在实体肿瘤中发挥作用的障碍:为了解决合适的CAR可以靶向的肿瘤特异性抗原缺乏问题,宾夕法尼亚大学费城儿童医院(CHOP)的研究小组开发出一种新型CAR-T——“peptide-centric” CAR-T(PC CAR-T),该疗法打破了CAR-T只能靶向肿瘤细胞表面抗原的局限,综合利用了“Ag-Ab”与“TCR-pMHC”两种识别,集合了CAR-T和TCR-T两种产品的优势,可以实现CAR-T对于肿瘤胞内抗原的靶向,有望显著扩展CAR-T疗法可以治疗的癌症类型和患者群体。加拿大生物技术Oncolytics Biotech正在研究一种叫做pelareorep的溶瘤病毒,以改变可能抑制T细胞活性的恶性肿瘤微环境。其与梅奥诊所合作的研究显示,武装该溶瘤病毒的CAR-T细胞增强了实体瘤小鼠的抗肿瘤活性。在最新的这项研究中,圣拉斐尔科学研究所的研究人员认为,打破肿瘤细胞周围的糖屏障是通过改善CAR-T细胞活化和缓解CAR-T细胞衰竭来克服实体瘤对CAR-T治疗耐药的一种很有希望的策略。总的来说,这项发现表明,CAR-T与2DG联用可以对抗多层次的肿瘤抵抗,包括肿瘤浸润不足和抑制通路的破坏作用。来源:医药魔方Pro
胰腺癌新突破:向癌细胞发射“糖衣炮弹”,显著延长小鼠存活时间

重磅!科学家进行全球首个脊髓损伤干细胞疗法临床试验!

近日,来自日本庆应义塾大学的科学家们表示,他们已经成功将干细胞移植到了一名脊髓损伤的患者机体中,而这是科学家们在全球进行了首例此类临床试验;目前并没有有效的疗法来治疗因严重脊髓损伤所致的瘫痪,脊髓损伤仅在日本就影响着超过10万人的健康。为此,研究人员就想通过研究来阐明是否利用诱导多能干细胞就能帮助治疗脊髓损伤,诱导多能干细胞是通过刺激成熟的、专业的细胞回归到幼年状态而产生的;随后研究人员能诱导其成熟为不同类型的细胞,本文研究中,研究人员就使用了诱导多能干细胞所衍生的神经干细胞。该临床试验的第一步是将超过200万个诱导多能干细胞衍生的细胞注射到上个月进行手术的患者的脊髓中,研究者Masaya Nakamura表示,这或许是一项巨大的进步,在该疗法投入使用之前我们还有许多工作需要完成;而该研究的初始阶段旨在证实这种干细胞移植策略的安全性。进行这项临床试验的患者将会由一个独立的委员会进行为期三个月的监测,从而决定是否该研究能够安全地继续进行,以及其他患者是否也能接受干细胞的移植;目前研究人员希望能观察到是否干细胞的移植能够改善患者的神经性功能和生活质量。本文研究人员在2019年获得了政府对该试验的批准,但由于COVID-19疫情影响,受试者的招募工作暂时被搁置了。目前关于患者的一些治疗细节仍然处于保密状态,研究人员重点关注在手术前14-28天脊髓受损的患者;给受试者机体所移植的细胞的数量是通过在动物机体中进行安全的实验后确定的。来源:生物谷
重磅!科学家进行全球首个脊髓损伤干细胞疗法临床试验!

遗忘是一种新学习形式,遗忘的记忆并未丢失,只待重新激活的钥匙

近日,都柏林三一学院和多伦多大学的研究人员在 Nature Reviews Neuroscience期刊发表了一篇题为:Forgetting as a form of adaptive engram cell plasticity(遗忘是记忆细胞适应性神经可塑性的一种表现形式)的文章。这篇文章指出,与其说遗忘是一种缺陷,不如说是一种全新的学习形式。遗忘的本质并不是因为记忆本身的丢失,而是由于记忆细胞因环境的变化而不可激活。对于自然生物而言,环境是不断变化的,忘记一些记忆是有益的,因为这可以导致更灵活的行为和更好的决策。如果记忆是在与当前环境不完全相关的环境中获得的,遗忘它们可以是一个积极的改变,提高我们的幸福感。因此,科学家们认为,遗忘一些琐碎而不重要的记忆是为了保留了其他重要的记忆。遗忘当然是以信息丢失为代价的,但是越来越多的研究表明,至少在某些情况下,遗忘是由于记忆访问的改变而不是记忆丢失。本研究的第一作者Tomás Ryan博士解释道:“记忆被存储在称为‘记忆印记细胞’的神经元群中,成功回忆这些记忆涉及到这些神经元群的重新激活。因此,从逻辑上来说,遗忘发生在记忆细胞不能被重新激活的时候,但记忆本身仍然存在。这就好像记忆被储存在一个保险箱里,但你一时想不起来打开它的密码。”遗忘具有广泛的机制和多种形式在这篇文章中,Tomás Ryan博士和Paul Frankland博士提出了一个新的记忆理论:遗忘是由于神经回路的重构,将记忆细胞从可激活的状态切换到不可激活的状态。遗忘的速度受到环境条件的影响,因此,遗忘实际上是一种学习形式,它根据环境来改变记忆的可获得性。记忆印记细胞的鉴定与表征值得注意的是,遗忘可分为病理状态和非病理状态。在极端情况下,例如晚期阿尔茨海默病或严重创伤性脑损伤,由于记忆印记本身的丢失,恢复的概率可能为零或可以忽略不计。在谈到疾病中的病理遗忘时,Ryan博士和Frankland博士指出:“在我们的理论中,我们相信遗忘在某些情况下是可逆的,而在疾病状态下,比如患有阿尔茨海默病的人,这些自然遗忘机制被劫持了,从而大大降低了记忆细胞的可及性,导致病理性记忆丧失。”记忆印记细胞介导遗忘的假设机制总而言之,这项研究提出,遗忘并不是一种退化,而是一种更高阶的学习形式!遗忘源于神经可塑性,它以一种对期望和环境之间的不匹配非常敏感的方式改变记忆细胞的可激活性。遗忘是适应性神经可塑性的一种形式因此,从这一理论出发,我们遗忘了许多事情,但并不意味着这些记忆以及从我们的大脑中清空,而是我们丢失了找回这些记忆的钥匙。也许,在未来的某一时刻,我们重新找回了钥匙,这些尘封的记忆也会一一浮现。来源:生物世界
遗忘是一种新学习形式,遗忘的记忆并未丢失,只待重新激活的钥匙

遗传发育所揭示下丘脑正中隆起衰老的分子特征

衰老是一个伴随着身体生理机能渐进衰弱,从分子、细胞、代谢、组织等层面系统性改变的自然过程。下丘脑正中隆起(mdian eminence,ME)作为下丘脑和垂体的连接器官,是神经系统和内分泌系统交互的界面。下丘脑内分泌神经元都投射到正中隆起进行激素释放,其衰老会造成激素释放和能量代谢失调,进而导致系统性衰老和生殖衰老。然而,下丘脑衰老的分子机制和细胞特征尚不明确。之前的组学研究多集中在年轻和老年组织,对于神经细胞衰老的中间转变过程以及细胞之间的互作规律鲜有报道。近日,中国科学科院遗传与发育生物学研究所研究人员利用单细胞转录组测序,从细胞内分子网络、细胞间通讯和细胞外微环境因子三个角度,揭示下丘脑正中隆起的衰老特征,包括微炎症激活、细胞间通讯改变、衰老相关分泌表型(senescence-associated secretory phenotype,SASP)产生、代谢失调,以及潜在的表观改变。这些转录特征的改变可能驱动下丘脑衰老,也可能是衰老引起的后果,究竟是“鸡生蛋”还是“蛋生鸡”还有待进一步研究。此外,在细胞层面,该研究发现血管软脑膜细胞(vascular leptomeningeal cells,VLMC)通过分泌促炎性因子参与下丘脑衰老过程,这是一种血管下成纤维细胞样细胞,可能与小胶质细胞共同诱导下丘脑微炎症;在信号通路层面,该研究揭示几乎所有细胞类型在衰老过程中都会对NF-κB信号通路有不同程度激活;在分子层面,鉴定出一系列过去鲜有报道的分泌性因子参与衰老过程。该研究为理解大脑衰老提供新见解,也为中年阶段的抗衰老干预提供重要线索。该研究结果以Single-cell Transcriptomic Profiling of the Hypothalamic Median Eminence during Aging为题在线发表在Journal of Genetics and Genomics上。相关工作获得国家重点研发计划项目、国家自然科学基金委员会、中科院战略性先导科技专项和北京市科学技术委员会等资助。下丘脑衰老的分子细胞特征:A.下丘脑正中隆起衰老的转录组特征;B.血管软脑膜细胞(VLMCs)的空间分布;C.VLMCs在衰老过程中从细胞外到细胞核的信号转导特征;D.基于NF-κB信号通路中延缓衰老的潜在药物靶点来源:遗传与发育生物学研究所
遗传发育所揭示下丘脑正中隆起衰老的分子特征

帕金森病的基因治疗手段

帕金森病是一种常见的中老年神经系统退行性疾病,病理改变主要以黑质多巴胺神经元丢失以及α-突触核蛋白聚集体为主,确切病因仍未解明。目前,我国65岁以上人群患病率为1.7%,作为世界上人口最多的国家,《中国帕金森病治疗指南第四版》指出,未来我国帕金森病患病人数将从2005年的199万人上升到2030年的500万人,几乎占到全球帕金森病患病人数的一半。因此,为帕金森患者寻找一项行之有效的治疗方法势在必行。目前帕金森的主要治疗方法是通过多巴胺替代疗法,然而多巴胺替代疗法无法做到根治,可能伴有明显副作用(例如:开关现象),且并不能逆转疾病的进展。基因治疗为帕金森病提供了一种新型潜在手段,本文将就基因治疗帕金森疾病的多种方式进行总结。营养因子类基因治疗GDNF对于帕金森的改善策略常常围绕阻止帕金森病介导的细胞死亡或使得神经元再生,这是目前最常使用到的手段。神经胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)是一种有神经修复和神经保护作用的蛋白,可以在一定程度上让一些退化的神经元再生,在多种神经系统疾病中具有潜在的治疗价值。基础及临床研究均提示GDNF可能参与了围术期神经认知障碍(Perioperative neurocognitive disorders, PND)的发生过程,但具体机制仍需进一步探究。图:GDNF基因疗法的临床研究NRTN肌肉来源的营养因子--Neurturin(NRTN),能够在运动神经纤维和骨骼肌接头处促进其完整性的作用。NRTN是胶质细胞源性神经营养因子(glial cell line-derived neurotrophic factor,GDNF)家族的成员之一。NRTN采用与GDNF大致相同的途径,都激活了Nurr-1。Sangamo Therapeutics的CERE-120就采用了AAV携带NRTN基因,并将其直接注射入患者黑质和核壳中。多巴胺合成关键基因或疾病代谢途径关键酶基因替代治疗多巴胺合成关键基因或疾病代谢途径关键酶基因等属于非疾病靶点,仅能够缓解症状,并不能逆转疾病发展,但使用基因治疗能够为多巴胺类药物的副作用问题提供一个潜在解决手段。芳香酸脱羧酶(AADC)是多巴胺合成的关键酶,负责左旋多巴向多巴胺的转化。目前常用的抗帕金森病左旋多巴药物,左旋多巴是多巴胺的前体,能够穿过血脑屏障,从而能够进行口服治疗。左旋多巴在脑内转变为多巴胺,补充纹状体中多巴胺的不足,因而具有抗帕金森病的疗效。然而由于药物功能不稳定,长期使用可能导致“剂末现象”,“开关现象”。使用基因治疗的潜在效果包括,减少抗帕金森药物的使用和依赖,改善左旋多巴的应答。目前使用AAV-AADC未见载体相关不良现象,有待后续临床数据披露为安全性和临床效果进行更全面的评估。由于持续需要外源性左旋多巴,AADC不适合作为独立治疗。经常选择AADC基因治疗与左旋多巴药物联用,此外,重建多巴胺合成回路也是一个不错的选择。图:多巴胺合成回路AADC、TH和GCH1治疗治疗帕金森的另外一个选择是重建多巴胺合成回路,引入负责将酪氨酸转化为多巴胺的基因来完成这一目的,酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase,TH),AADC和三磷酸鸟苷-环化水解酶1(guanosine triphosphate cyclohydrolase-1,GCH1)作为合成中的重要或限速步骤,研究基因治疗关于重建多巴胺合成回路的研究主要位于这三个基因上,其中AAV受限于基因大小,三个基因无法一次性整合到AAV基因组上,但慢病毒(LV)却可以做到。因此目前关于三个基因的临床研究主要建立在慢病毒(如Prosavin和OXB-102)和三项AAV载体的混合物上。谷氨酸脱羧酶(GAD)多巴胺神经元丢失将造成丘脑底核(STN)的兴奋性活动增加,奋性信号影响内部苍白球(GPi)和黑质网状部分(SNr)。而GPi和SNr的激活将抑制丘脑-皮层回路,最终导致帕金森运动症状。使用AAV-GAD的形式能够在丘脑底核合成抑制性神经递质谷氨酰胺,通过关闭下丘脑核与大脑运动区域之间的致病通路,以期恢复基底节-丘脑-皮质环路平衡,减少帕金森病的运动并发症。目前由于Neurologix公司已经不复存在,因此目前所有关于GAD治疗帕金森的临床都已经终止。基因表达调控一些基因的突变与家族性和散发性帕金森病有关,包括GBA1,parkin,LRRK2,SNCA,PINK1,DJ-1,VPS35,DNAJC13,CHCHD2,SLC6A3等。直接使用基因编辑技术修复受损基因是家族性帕金森病的潜在治疗手段之一,可能使得后代免于帕金森疾病,但这一方面仍然需要伦理方面得到进展。其中,LRRK2是目前为止与帕金森关联最大的单个基因,研究表明无论LRRK2是否有突变,LRRK2都在帕金森病发展中有关键作用,LRRK2蛋白过度激活,神经元细胞自噬功能受损,导致α-突触核蛋白的异常积累,参与帕金森疾病发展。使用RNAi干扰效应抑制LRRK2是目前相当有潜力的潜在治疗手段,此外LRRK2的过表达还可以作为帕金森病的生物标志物。潜在靶点NRSF神经元限制性沉默因子(NRSF)是一种锌指转录因子,研究发现NRSF参与非神经细胞中神经元因子的限制和神经发生的调节。研究表明NRSF敲除小鼠,相比更易受1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP)诱导的多巴胺能细胞死亡,因为NRSF的缺乏将导致BDNF和TH的表达水平降低。有可能通过上调NRSF与BDNF的比例,增强BDNF的神经保护作用。NPY神经肽Y (NPY)是一种在中枢神经系统中大量表达的神经肽,研究表明帕金森患者基底神经节中NPY mRNA水平升高,这一现象被解释为是基底神经节防止组织损伤的一种补偿性但不成功的神经保护机制。去年10月罗氏旗下Spark Therapeutics宣布与CombiGene达成一项关于在研基因疗法CG01的独家合作协议,旨在治疗耐药性局灶性癫痫。CG01使用腺相关病毒(AAV)病毒载体,将表达神经肽Y(NPY)和它的受体Y2的基因直接递送到癫痫发作的脑区,从而可以抑制谷氨酸的过度释放,从而预防癫痫发作。如果该药物在癫痫这项适应症中取得成功,也有潜力将适应症扩展到帕金森病。转录因子EB研究表明转录因子EB(TFEB)在调节自噬-溶酶体途径中起关键作用,而帕金森病患者中这一途径常常具有障碍。通过过表达TFEB有可能为帕金森提供潜在治疗手段。小编总结基因治疗为帕金森病的研究提供了一项具有潜力的路径,虽然靶向非疾病修饰靶点(多巴胺合成途径等方面)的基因治疗已经取得了成功,但逆转疾病的基因靶向治疗仍然有待确定。同时,使用基因治疗对于帕金森病仍然需要许多方面需要改善,例如,来自帕金森病动物模型有效性的挑战,新靶点和机制的发现发展等。来源:生物制药小编
帕金森病的基因治疗手段

《细胞》:免疫的记忆,大脑也记得!

相信大家从小到大都打过不少疫苗:卡介苗、百白破、脊髓灰质炎疫苗,以及目前国家呼吁我们注射的新冠疫苗,等等。大多数人也都明白打疫苗的目的——让免疫系统产生免疫记忆。但是你是否想过:免疫记忆难道仅仅发生于免疫系统吗?机体仅仅产生了记忆性的免疫细胞吗?其它系统呢?比如神经系统是否也存在“免疫印迹”呢?近日,来自以色列理工学院的Asya Rolls教授团队在《细胞》上发表重要研究成果。他们发现在结肠炎、腹膜炎等外周炎症状态下,分布在小鼠大脑岛叶皮层(InsCtx)的神经元会被活化,并存储免疫相关信息。待炎症完全消退后,重激活这群神经元,小鼠将再次表现出肠炎症状。反之,若抑制这群神经元的活性,则会大大减轻小鼠的炎症反应。他们的研究将经典的免疫记忆概念扩展到了神经系统,证明了神经元也会存储免疫相关信息,而且通过调控特定脑区神经元的活性,就可直接调节外周免疫应答。这个研究将脑-肠轴的调控清晰可视化地呈现在了我们眼前,这将为脑科学助力免疫治疗奠定坚实基础。▲论文首页截图在过去几十年间,神经系统和免疫系统的互作逐渐成为了一个热点话题,脑-肠轴的调控更是引起了大批科研工作者的极大兴趣。但是当前对于神经免疫互作的了解还十分有限,其中一个亟待解决的问题便是,大脑究竟是如何评估和调节免疫系统状态的?当前,越来越多的证据表明大脑可以调控免疫系统。“压力诱导炎症”,“情绪低落降低机体免疫”,这些说法并非空穴来风,而是有科学根据的。大脑作为中央调节器,可以接收来自下级系统的多种讯息。首先,解剖学上来说,脾脏、淋巴结这些外周免疫器官中均分布有大量的感觉神经纤维。其次,大脑会响应外周的免疫刺激,在外周炎症状态下,大脑中杏仁核、下丘脑、脑干、丘脑等多个脑区均表现出异常的高活性。最后,免疫系统所作出的免疫应答是通过关联特定的免疫反应实现的。如,科学家发现,不断给小鼠服用免疫抑制药物和糖精,一段时间后,仅仅服用糖精就可以抑制小鼠的免疫反应。这些证据均暗示大脑可能存在“免疫印迹”,不同的免疫应答对应特定的脑区。然而,当前的研究尚缺少两者互作的直接证据。在这项最新研究中,Rolls团队使用了一种特殊的基因工程小鼠,这种小鼠的神经元被激活后就可特异性表达荧光标志物。同时,Rolls团队通过向小鼠饮用水中添加化学诱导剂葡聚糖硫酸钠(DSS)来诱导小鼠肠炎模型。▲Rolls团队所使用的特殊的基因工程小鼠:激活的神经元可被内源性荧光特异性标记在肠炎发作期间,Rolls团队对小鼠全脑不同脑区进行切片筛查,发现岛叶皮层(InsCtx)、中央杏仁核(CeA)及补充躯体感觉皮层(S2)这三个脑区表现出明显的神经元激活。考虑到岛叶皮层作为内感受器位点的结构特殊性,Rolls团队将研究重心放在了该脑区。▲左图为各脑区在肠炎前后激活神经元数目的差异。右图中红色荧光标记的是激活的神经元通过荧光共染实验,Rolls团队确定岛叶皮层被激活的细胞就是神经细胞,而非胶质细胞,且主要是谷氨酸能神经元,GABA能神经元仅占两成。紧接着,Rolls团队利用脑立体定位注射病毒载体的方法,给岛叶皮层这群激活的神经元装上了分子开关。待小鼠肠炎完全恢复后,他们利用合成配体氯氮平-n-氧化物(CNO)这个小分子来打开开关,特异性重激活这群岛叶神经元。有趣的是,这群小鼠竟重新表现出了肠炎症状:肠壁通透性增加,肌肉层白细胞数明显增多,多种炎症因子表达上调。为进一步验证该研究结果,Rolls团队还引入了酵母聚糖诱导的腹膜炎小鼠模型做辅证,结果与肠炎模型一致。▲图中Gq组为重激活岛叶神经元组,可见肠壁肌肉层浸润大量红色荧光标记的CD45+的白细胞为了确定这种重复的免疫反应是因为激活的神经元带有“免疫印迹”,还是因为激活的神经元属于岛叶皮层这一特殊脑区,Rolls团队试图在没有发生肠炎的小鼠身上激活了这一脑区。让人吃惊的是,他们没有观察到任何肠炎迹象。这证实了之前所激活的岛叶神经元,不是一般的神经元,而是存储了免疫相关信息,带有“免疫印迹”的一群神经元,只有它们才能重新唤起机体免疫反应。此外,Rolls团队还发现岛叶神经元重激活所诱导的炎症反应仅局限于肠道,在外周血和肠系膜淋巴结中均未发现明显的炎症反应。接下来,Rolls团队还发现岛叶皮层和肠之间的沟通是具有解剖学基础的,存在着直接的神经环路。他们使用一种多突触逆行追踪术,将编码荧光蛋白的病毒注射到小鼠肠道中,该病毒可感染支配肠道的神经元,并沿着这些神经元传播,从而标记出了从肠到脑的整个神经通路。最后,Rolls团队考虑到既然重激活岛叶神经元可重启机体肠炎反应,那么反其道而行之,抑制岛叶神经元是否可阻止肠炎的发生呢?通过实验,Rolls团队惊喜地发现,抑制岛叶神经元虽不能完全阻止肠炎的发生,却可以大大减轻肠道的炎症反应。▲左图为肠道病理切片,右图为流式分析肠道组织中白细胞及TNF-a阳性白细胞的数目结合Asya Rolls教授之前的工作,这项研究揭示了神经免疫相互作用的生物学基础,这种相互作用可能与多种疾病的治疗方法有关,而不仅仅局限于肠炎,还包括癌症、代谢紊乱等。如Rolls团队于2018年发现,刺激小鼠大脑中负责奖赏系统的交感神经,可以抑制骨髓源性免疫抑制细胞亚群(MDSCs)的功能,从而有效地延缓肿瘤的生长速度,达到治疗癌症的目的。同时这个研究也提出了许多问题,其中两个问题是:生物为何要在脑内编码并储存如此详细和特定的免疫相关信息?它的进化优势是什么?一种可能是,大脑在不断地记录外部线索(如位置、气味)的同时,也记录着它自己对这些经验的反应,作为一种应激手段,使其能够对重复出现的刺激迅速产生有效的预期性免疫反应。然而,这种潜在的有益的生理反应也可能导致不利影响。有研究表明,给对花粉过敏的患者一朵人造花,就足以引起过敏反应。此外,许多肠道相关疾病在病因学上被认为是心身性的。这些对我们更加深入的了解神经-免疫互作的具体分子机制提出了更高的要求。▲机制图虽然Rolls团队描述了连接脑和肠的神经通路,但仍有很多问题需要继续探索。例如:神经元是否通过释放神经递质参与这种脑-肠交流?又是何种递质在其中发挥作用?脑源性神经信号是直接调控免疫细胞,还是通过肠道中的其他细胞类型间接地调控?免疫系统是否通过释放可溶性因子向神经元发出信号?以及发生在其他器官的免疫反应,是由岛叶皮层或其他大脑区域的不同神经元编码的吗?我们也期待Rolls团队在后续研究中给我们带来答案。来源:奇点网
《细胞》:免疫的记忆,大脑也记得!

药物发现中的人工智能:有什么阻碍?

2022 年 1 月 17 日,剑桥——人工智能 (AI) 正在为语音和图像识别铺平道路,AlphaFold DB的推出彻底改变了蛋白质结构预测。然而,当涉及到其他领域,包括转化为药物发现时,该技术似乎落后了。尽管有大量媒体关注其加速这一领域的潜力,但人工智能尚未被证明是一种有效的解决方案。人工智能需要改变什么来推动药物发现?人工智能可通过减少临床试验失败的药物数量来对药物发现产生强烈的影响。目前,人工智能主要集中在使用临床前数据的方法开发上,而不是专注于应用和生成 对药物发现产生真正影响所需的临床数据。研究人员概述了人工智能在药物发现过程中的哪些方面运作良好,该如何改进它的使用,以及人工智能需要做出哪些改变才能开始使未来的药物发现管线受益。AI:从配体发现到药物发现药物发现的更大背景下使用人工智能的最成功的例子之一是在临床前环境中发现配体:识别与感兴趣的生物靶标结合的分子。为此,人工智能有效地帮助验证了可能适合治疗疾病的靶标。然而,预测合适的配体并不能保证药物成功,即体内有效且安全的药物。如果药物发现要真正从使用人工智能中受益,目前的方法,特别是它们所基于的数据,需要进一步开发。了解生物学复杂的生物学是依赖于上下文的,这使得它很难理解,而且当你尝试对空间和随时间的变化进行建模时,它只会变得更加困难,例如基因表达。这是当前计算药物发现的弱点,当您将 AI 添加到组合中时会带来很大的问题。研究人员都需要能够对患者生物学的差异进行建模,以便将复杂的数据考虑在内;但同时需要能够概括,以便找到患者之间一致的特征,这些特征可用于药物发现的决策。因此,为了改进药物发现,研究人员需要关注人工智能如何在已有数据的情况下提供帮助,并通过生成数据来帮助研究人员充分利用人工智能在药物发现方面的潜力。更多临床相关数据为了在药物发现的下游临床阶段验证人工智能,研究人员需要转向更复杂的生物系统,并最终将这些方法应用于临床的现实生活场景。计算层面,这意味着在研究人员使用的模型中包含更多的预测终点与功效(药物产生预期结果的能力)和安全性相关。研究人员进行了计算模拟,以确定降低成本、提高速度和提高决策质量对药物发现成功率的影响。这些表明,提高化合物的质量对试验的整体成功影响最大。这表明,要让人工智能对药物发现的成功产生真正的影响,研究人员应该专注于提高决策质量——即更好地选择哪些化合物进入临床试验——而不是仅仅专注于提高速度或降低成本。人工智能药物发现的未来目前拥有的数据并不总能让研究人员对潜在新药的疗效和安全性做出判断,例如使用来自临床前与临床的数据。当这些从有效性和安全性角度预测体内情况的数据类型足够大时,人工智能可以在药物发现决策过程中使用它们。一旦达到这个阶段,药物发现中的人工智能可能会提升到一个全新的水平。人工智能在药物发现中的改进使用将来自对基因、蛋白质和疾病之间复杂联系的更全面的理解。一旦研究人员生成和使用真正反映药物发现的生物学方面的数据并将这些数据与相关的体内终点相关联,研究人员就可以应用人工智能方法在该领域取得真正的进展,提高对药物发现中的功效和安全性的理解,并将人工智能应用于这些数据,可能会对减少未能通过临床试验的药物数量产生深远影响。来源:DrugAI
药物发现中的人工智能:有什么阻碍?

自然子刊:给免疫系统踩油门,MIT开发IL-12+明矾疗法

通过刺激免疫系统来攻击肿瘤是一种很有前途的癌症治疗方法。如今,科学家们正在研究两种互补的策略来实现这一目标:“关刹车”——解除肿瘤对免疫系统的抑制;“踩油门”——通过免疫刺激药物激活免疫系统。前者已经有包括抗PD-1/PD-L1单抗在内的免疫检查点抑制剂药物上市,而后者目前还没有成功先例。2022年1月10日,麻省理工学院(MIT)的研究团队在Nature 子刊Nature Biomedical Engineering 上发表了题为:Intratumourally injected alum-tethered cytokines elicit potent and safer local and systemic anticancer immunity 的研究论文。该研究开发出一种新的、启动免疫系统的方法,将细胞因子IL-12与氢氧化铝(明矾)相结合并递送到肿瘤中,激活肿瘤免疫的同时也避免了在全身使用免疫刺激药物时可能出现的毒性反应。在一项对小鼠的研究中,研究团队将这种治疗策略与抗PD-1单抗一起使用,成功激活免疫系统,消除了多种类型的肿瘤。该研究的通讯作者、麻省理工学院科赫综合癌症研究所副主任Darrell Irvine 教授说道:“IL-12只是一个开始,这个治疗策略或许可以适用于任何其他的免疫刺激药物。”目前,研究团队已经为这一治疗技术申请了专利,并授权给一家初创公司,预计有望在2022年底前开始临床试验。踩油门随着肿瘤的发展,它们会分泌一些分子,使附近的T细胞和其他免疫细胞失去功能,从而使肿瘤不受控制地生长。这就像是癌细胞给免疫系统踩上了“刹车”。而免疫检查点抑制剂可以用来激活免疫系统,但这只对某些类型的癌症有效,很多其他类型的癌症对这种治疗有抗药性。结合免疫检查点抑制剂和刺激免疫系统的药物,可能会使癌症免疫疗法对更多的患者有效。细胞因子是人体自然产生的免疫化学物质,可以激活人体的免疫系统。然而,在临床试验中,这些药物显示出了太多的毒副作用,例如流感样症状,甚至是器官衰竭本研究的通讯作者之一 Dane Wittrup 教授表示:“如果让病人暴露在大量细胞因子中,他们的全身都会出现反应,这会产生十分强烈的毒副作用,因此难以实现想要的抗肿瘤效果。”为了避免这些副作用,研究团队一直在研究以更有针对性的递送细胞因子的方法。2019年6月,该团队在 Science Translational Medicine 发表论文,他们将细胞因子IL-12和IL-2附着在胶原结合蛋白上,这种蛋白质会与肿瘤中大量表达的胶原蛋白结合,从而将这些细胞因子特异性地递送到肿瘤组织。这一治疗策略在小鼠研究中效果很好,但他们希望找到一种方法,使细胞因子更强地与肿瘤结合。如今,在他们的最新研究中,他们用氢氧化铝取代了胶原结合蛋白。氢氧化铝,也被称为明矾,经常被用作疫苗佐剂(一种帮助增强免疫应答的药物),同时也是一种食品添加剂,例如炸油条时添加明矾作为膨化剂,但由于明矾含有铝离子,过量摄入会影响人体对铁、钙等成份的吸收,导致骨质疏松、贫血,甚至影响神经细胞的发育。因此,一些营养专家提出,要尽量少吃含有明矾的食品。然而,正是这样一种名声不好的食品添加剂,却成为了这项最新研究成功的关键!该研究的第一作者 Yash Agarwal 博士说道:“明矾的一个主要优势是,这些颗粒是微米级的,所以当你将它们注射到人或小鼠体内时,它们会在你注射的地方停留数周,有时甚至会持续数月。”更强的肿瘤抑制,更低的毒副作用为了测试这种治疗的有效性,研究人员给小鼠注射了与明矾颗粒结合的IL-12或IL-2,并每隔几天给小鼠注射抗PD-1单抗的免疫检查点抑制剂。在三种癌症的小鼠模型中,研究人员发现50%到90%的小鼠的肿瘤被消除了。在一个乳腺癌肺转移的小鼠模型中,在乳腺癌部位的一次注射也清除了转移性肿瘤。此外,即使不联合使用抗PD-1单抗,IL-12-明矾颗粒也显示出刺激免疫系统对抗肿瘤的能力。IL-12-明矾颗粒促进原位4T1乳腺癌模型的全身免疫进一步的研究表明,IL-12刺激另一种叫做γ-干扰素的细胞因子的产生,这两种分子共同作用,激活T细胞、树突状细胞和巨噬细胞。不仅如此,这种疗法还能刺激记忆T细胞,使其对肿瘤的再生产生反应。更重要的是,接受IL-12-明矾颗粒治疗的小鼠没有出现任何系统性注射IL-12时出现的副作用。IL-12 -明矾颗粒滞留在肿瘤组织中,给药后产生的全身毒性可以忽略不计目前,获得该技术许可的这家初创公司计划于今年年底首次自行测试IL-12-明矾颗粒,如果这种疗法被证明是安全的,他们希望进一步测试IL-12-明矾颗粒与免疫检查点抑制剂的联合使用效果。总而言之,这项研究开发了一种激活免疫系统且副作用小的免疫治疗策略——将明矾颗粒与细胞因子IL-12相结合再直接递送到肿瘤组织中,IL-12-明矾颗粒会在肿瘤部位停留数周,降低毒副作用的同时刺激γ-干扰素的产生,并激活免疫系统,启动肿瘤免疫反应。IL-12-明矾颗粒激活免疫系统IL-12 -明矾颗粒与免疫检查点抑制剂抗PD-1单抗联合使用在多种小鼠癌症模型中均表现出良好的治疗效果,并可以治疗转移性肿瘤。Darrell Irvine 教授表示:“这种将分子附着到明矾上的新方法也可以用于递送其他类型的免疫刺激药物。这类涉及“踩油门”的药物基本是还没有成功先例,我们希望这能为测试这些药物开辟道路”。来源:生物世界
自然子刊:给免疫系统踩油门,MIT开发IL-12+明矾疗法

新冠最大谜团之一被解开,为何感染新冠后出现嗅觉味觉失灵?

嗅觉丧失或味觉丧失,是新冠感染后的独特症状,也是感染急性期最早出现和最常报告的症状之一。与其他病毒感染不同的是,新冠感染后,嗅觉或味觉丧失是突然发生的,而且没有鼻粘膜阻塞。虽然很大一部分新冠感染者会出现嗅觉或味觉丧失,但也有相当一部分感染者不会出现这两种症状,其背后潜在的机制也尚不清楚。2022年1月17日,美国23andMe公司的研究团队在Nature子刊Nature Genetics上发表了题为:TheUGT2A1/UGT2A2locus is associated with COVID-19-related loss of smell or taste的研究论文。该研究揭示了感染新冠肺炎后个体是否易产生味觉或嗅觉丧失症状的遗传风险因素。这一基因座(位于 UGT2A1 和 UGT2A2 这两个基因附近)与感染新冠病毒后产生任一症状的几率升高11%有关。在这项研究中,研究团队收集了超过100万的 23andMe公司的研究参与者的自我报告数据。其中有69841名18岁以上的新冠检测呈阳性,他们报告了自己感染新冠后的症状。其中68%的人出现了嗅觉或味觉丧失,女性出现的概率高于男性(女性72%,男性61%),且年轻人出现的概率更高,出现嗅觉或味觉丧失的人平均年龄41岁,而没有出现这种症状的人平均年龄45岁。此外,东亚和非遗美国人感染新冠后出现嗅觉或味觉丧失的风险显著低于欧美人。将感染新冠后出现的症状与感冒或流感样疾病的症状对比,嗅觉或味觉丧失是二者差别最明显的症状。新冠与其他感冒或流感样疾病的症状对比然后研究团队对其中进行了全基因组关联研究(GWAS),并与那些感染新冠但未出现嗅觉或味觉丧失的人进行对比。研究团队在4号染色体上的 UGT2A1和UGT2A2基因附近鉴定到了一个重要单核苷酸多态性位点——rs7688383,该位点 C to T 的突变,使个体感染新冠病毒后失去嗅觉或味觉的可能性上升了11%。UGT2A2是UGT2A1 的较短转录本,这两个基因都在鼻子内的嗅觉上皮细胞中表达,并在气味代谢中发挥作用。它们产生的酶参与消除那些与嗅觉侦测有关受体结合的气味分子。这一发现为新冠肺炎相关的嗅觉或味觉丧失背后的生物机制提供了线索。不过研究团队还表示,虽然该研究样本量很大,但研究结果可能偏向拥有欧洲祖先的个体。而且该研究中没有嗅觉丧失和味觉丧失,患者主动上报时将这两个症状合并为一个症状。来源:生物世界
新冠最大谜团之一被解开,为何感染新冠后出现嗅觉味觉失灵?

尚高宣布收购翔鹏佑康51%股权并签署股权转让协议

北京2022年1月18日 /美通社/ -- 尚高公司(以下简称“尚高”或“公司”;纳斯达克交易代码:SISI;一家生产中药材和其他生物科技产品生产及销售商)宣布2022年1月18日,尚高与翔鹏佑康(北京)科技有限公司(以下简称“翔鹏佑康”,一家综合性医疗健康服务公司)的股东签署股权转让协议(“协议”)以收购翔鹏佑康51%股权。根据协议,总收购价格约为560万美元,以公司700551股限制性普通股支付,每股8美元。收购价格在法律、财务尽调及公司对祥鹏佑康内部评估的基础上确定。公司认为获得祥鹏佑康控股权有助于加速公司数字转型,发展普惠性医疗健康产业。根据惯例交割条件,协议各方预计在协议签署日期起六十(60)天内完成交割。 翔鹏佑康是一家综合性医疗健康服务公司,拥有自主研发的“易康国际医疗健康服务平台”,该平台致力于通过业内领先的医疗健康资源社群和服务体系,为用户提供专业、快捷、有效的健康管理服务和一站式医疗服务解决方案。目前,平台已聚集了上万名医疗专家,拥有数十万客户会员,包括京东、中国人保在内的世界500强企业选择了该平台的服务。翔鹏佑康的创始人均为北京大学医学博士或博士后,拥有丰富的医学临床和医疗管理经验。 在政策变革、技术发展、市场演变、疫情影响等多重变量的推动下,数字医疗和健康管理产业迎来重大发展机遇。据波士顿咨询的数据,截至目前,中国数字化医疗用户规模已超6亿。第三方医疗平台已有100多家,其用户频次总体已能触达10亿次的巨大规模,这标志着医疗产业已从提供“医疗保障”向提供“健康服务”转型的开始。基于对数字医疗市场规模持续扩大的预判,翔鹏佑康已积极提前布局,并在中国医疗健康线下服务领域占据了较大的市场份额。 翔鹏佑康CEO、创始人何鹏博士表示:“尚高集团并购翔鹏佑康既是两家企业的强强联手,也是二者整合行业资源、提升服务内涵的开始,更是实现双赢的重大战略举措。未来,双方将实现优势互补,不断加强合作,扩大市场份额。在业务方面,双方将着重在肿瘤防治、高新医疗技术转化应用、医疗职业教育等领域发力,用优质的医疗资源和高精的医疗技术,更好地服务患者,也为社会培养更多的医疗技术类专业人才。” 尚高CEO詹妮弗女士表示:“这次收购对尚高集团产业转型具有里程碑意义,标志着尚高集团进军数字医疗产业正式启动。翔鹏佑康是中国数字医疗的先行者。尚高以易康国际平台为基础,在生命科学全周期健康管理和服务、互联网医院与线下肿瘤专科相结合的数字医疗体系建设、医疗专科教育与职业技能进修培训、生命科学研究与成果转化等方面进行布局和推进实施。用三年时间逐步实现尚高易康数字医疗和数字健康管理产业的战略发展规划。我们要抓住中国数字化医疗发展的宝贵战略机遇,共同推动中国数字医疗科技水平的提升,为患者、为业者、为社会、也为股东创造更大的价值。” 关于尚高公司 尚高公司(以下简称“尚高”或“公司”)成立于1997年8月,是在美国特拉华州依法注册创建的股份公司,总部位于中国北京。在中国,公司利用现代工程技术和生物技术,主要致力于中药材产品、有机农产品以及专用纺织品的生产。如需了解公司详情,请访问www.tianyiluobuma.com。 前瞻性陈述 本新闻稿包含有关尚高对其未来预期、计划和前景的看法的信息,这些信息构成前瞻性陈述。提醒您不要过分依赖这些前瞻性陈述。由于各种因素,实际结果可能与历史结果或这些前瞻性陈述所表明的结果存在重大差异,包括但不限于其筹集额外资金的能力,其维持和发展业务的能力,经营业绩的可变性,维持和提升其品牌的能力,开发和推出新产品和服务,将收购的公司,技术和资产成功整合到其产品和服务组合中,营销和其他业务发展举措,行业竞争,一般政府监管,经济状况,新冠肺炎大流行的影响,对关键人员的依赖,吸引、雇用和留住具备满足客户要求所需的技术技能和经验的人员,以及保护其知识产权的能力。尚高鼓励您在其注册声明和向美国证券交易委员会提交的其他文件中审查可能影响其未来结果的其他因素。本新闻稿中的前瞻性陈述基于当前预期,尚高不承担更新这些前瞻性陈述的义务。 联系方式 埃森德投资者关系 Tina Xiao tina.xiao@ascent-ir.com 
尚高宣布收购翔鹏佑康51%股权并签署股权转让协议

RNA编辑迈上新台阶!无需外源蛋白实现精准高效RNA编辑

遗传疾病的治疗一直是一个亟待解决的难题。所幸,随着人类基因组学的发展,越来越多人类遗传病基因被相继发现,通过改变遗传病患者的基因序列从而从根本上治愈人类遗传病也由此成为了一种很有前景的治疗方法。最近,各种可编程的、特定位点的基因信息操作工具的开发,为纠正致病基因突变创造了机会,例如David Liu(刘如谦)等开发的DNA碱基编辑器。但值得注意的是,DNA编辑可能诱发可遗传的、永久性的脱靶突变,这极大地限制了DNA碱基编辑器在人体内的应用。相比之下,RNA编辑只会瞬时改变mRNA,从而避免了安全和伦理问题。近日,德国蒂宾根大学 Thorsten Stafforst 教授团队在Nature Biotechnology期刊上发表题为:CLUSTER guide RNAs enable precise and efficient RNA editing with endogenous ADAR enzymes in vivo的研究论文。该研究开发了一种簇状向导RNA——CLUSTER gRNAs,它们以多价方式结合靶标mRNA,无需外源蛋白,利用内源ADAR酶实现高精度和高效率的编辑,并能够靶向编辑以前的gRNA设计无法访问的序列。在细胞实验中,CLUSTER gRNAs实现了高达45%的编辑效率,而在小鼠实验中,CLUSTER gRNAs的编辑效率也高达10%。RNA碱基编辑是基因组编辑的一个有前途的选择。目前,一些RNA编辑工具已经被设计用于靶向腺苷-肌苷(A-to-I)和胞苷-尿苷(C-to-U)的转换。这些RNA编辑工具需要异位表达一种经过改造的编辑酶,可能造成大量的脱靶编辑。事实上,在脆弱的小鼠疾病模型中,高度活跃的A-to-I编辑酶的异位表达导致了致命性后果。基于此,越来越多的研究利用内源性RNA特异性腺苷脱氨酶(ADAR)来解决工程编辑酶的异位表达问题,但依旧存在序列限制、编辑效率低下和脱靶编辑等问题。早在2016年10月,Thorsten Stafforst 教授团队就在Nucleic Acids Research上发表了利用内源性ADAR进行RNA编辑的相关研究,文章题为:Harnessing human ADAR2 for RNA repair - Recoding a PINK1 mutation rescues mitophagy。研究团队设计了一种特殊的gRNA,它包含与靶标序列结合的互补,以及招募ADAR的RNA结构基序。当这些gRNAs以化学修饰的寡核苷酸形式被使用时,该设计尤其成功,STAT1等相关转录本的编辑产量在20-30%之间。值得注意的是,研究人员发现同样的寡核苷酸序列在质粒中表达时效果要差得多。一种可能的解释是化学修饰的寡核苷酸具有更强的结合亲和力。因此,当特异性域扩展超过100 nt时,质粒携带的gRNAs通过内源性ADARs成功编辑了内源性靶点。Thorsten Stafforst 将这些gRNAs称为LEAPER gRNAs,然而,LEAPER方法显示了大量的脱靶编辑,这是由于长链gRNA更容易结合非靶标mRNA。因此,研究团队对其进行改进,并描述了新的CLUSTER gRNAs的设计原则——包含与靶标mRNA结合互补序列(Specificity domain)和一组7-20nt的招募序列(Recruitment sequence, RS),以及招募ADAR的RNA结构基序。CLUSTER gRNAs的设计原则这种CLUSTER设计使得基因编码的gRNAs具有高度的序列灵活性,它们以多价方式结合其目标mRNA,实现高精度和高效率的编辑,并能够靶向使用以前的gRNA设计无法访问的序列。CLUSTER gRNAs实现更高精度和更高效率的RNA编辑CLUSTER gRNAs可以通过病毒载体进行基因编码和传递,并在多种细胞系中实现高效率的编辑。在细胞培养中,CLUSTER gRNAs可实现内源性转录本的靶向编辑,效率高达45%。在体内,通过水动力尾静脉注射(HTVi)将CLUSTER gRNAs传递到小鼠肝脏中,编辑的报告基因构建率高达10%。无论是体外实验还是体内实验,CLUSTER gRNAs都表现出很高的RNA编辑效率总而言之,这项研究开发了一种簇状向导RNA——CLUSTER gRNAs,它可以招募内源性ADAR酶进行RNA编辑,并表现出更高的编辑效率和更少的脱靶效应。CLUSTER方法为RNA碱基编辑领域的药物开发开辟了新的道路!来源:生物世界
RNA编辑迈上新台阶!无需外源蛋白实现精准高效RNA编辑

奥密克戎倒计时?Cell最新发布mRNA加强针诱导的中和免疫

近日,南非的官方机构在宣布,南非已经度过了Omicron的高峰期,而且死亡率并无显著增加。英国政府在2021年12月31日发布的一份报告指出,在英格兰地区的Omicron感染者中,需要住院或急救的人数约是Delta感染者的一半。▲ 南非变异毒株感染达到峰值后下降新的临床证据解释了Omicron毒性较以往弱的原因,病毒优先作用上呼吸道而非肺部实质性的复制和病变。去年12月,香港大学学者发现,相对于Delta侵害肺部,Omicron主要在人的支气管中快速复制。今年1月,BioRxiv预印本上一项研究也称病毒对肺部的感染较支气管更轻,并且可以直接融入细胞膜(以往的突变体是依靠一种蛋白质)。可是,随着接种人数的增加,人群的免疫保护力本身就得到了提升。因此我们很难判断新变体的出现时新冠疫苗的有效作用,以及加强针等防疫手段在其中能够扮演怎样的角色?mRNA加强针可诱导针对Omicron的中和免疫据报道,与之前的令人担忧的变异株(VOC)相比,目前针对Omicron变异株的疫苗的保护效力下降,但它们可能仍能提供一定的保护。研究证明,2剂次mRNA疫苗对于奥密克戎变异株的中和作用较差,而第3剂次mRNA疫苗可以加强免疫以增加保护作用。Cell于1月6日发表了拉贡研究所和哈佛医学院等研究机构的文章“mRNA-based COVID-19 vaccine boosters induce neutralizing immunity against SARS-CoV-2 Omicron variant”,描述了基于mRNA的COVID-19疫苗增强剂可诱导针对Omicron变体的中和免疫。▲图片来源:cell杂志研究人员测量了88名mRNA-1273疫苗接种者、111名BNT162b疫苗接种者和40名Ad26.COV2.S疫苗接种者的血清中和SARS-CoV-2野生型假病毒、及其变体Delta和Omicron假病毒的效力。研究人员招募了疫苗接种时间不同的三组接种者,分别为近期(<3个月)疫苗接种者、远期(6-12个月内)疫苗接种者、“加强”剂疫苗接种者,并考虑了这些疫苗接种者之前是否感染过SARS-CoV-2。值得注意的是,在大多数疫苗接种者体内检测不到针对Omicron变体的中和作用。但结果显示,mRNA疫苗加强剂接种者体内具有针对Omicron变体的强效中和作用,而且其中和反应强度仅比针对SARS-CoV-2野生型病毒的中和作用强度低4-6倍,这表明中和抗体的交叉反应增强。开发针对Omicron的特异性疫苗综上所诉,目前的新冠肺炎疫苗不能像对以前的VOC那样有效地对抗奥密克戎变异株。因此,开发基于刺突蛋白突变的变异株的特异性疫苗,尤其是针对奥密克戎变异株的疫苗可能是另一种策略。研究也证明感染奥密克戎变异株后可以诱导更广泛的中和抗体,可以用来免疫新冠病毒的其他变异株。辉瑞公司3月前研制出专门针对omicron的疫苗。同时还将推出一种混合疫苗,该疫苗将预防omicron和其他COVID-19变体,辉瑞于2021年12月1日提交了其药物Paxlovid的临床数据,目前正在加拿大监管机构进行最后的审查。▲ 变异毒株达到峰值后下降Moderna一方面在检测之前疫苗对Omicron的有效性,包括检测mRNA-1273疫苗接种者血清对于Omicron的中和活性,在最新公布的初始数据中,仅半剂量的加强针就让中和抗体水平提高37倍,足以对抗Omicron;另一方面,也在开发针对B.1.1.529的疫苗mRNA-1273.529以应对可能出现的其他情况。▲ Moderna管线中针对Omicron的mRNA-1273.529(图片来源:Moderna官网) 目前,奥密克戎变异株的流行病学特征变得越来越清晰。鉴于在之前的VOC的刺突蛋白中也观察到同样的突变,表明了目前的公共卫生措施,包括保持通风、保持安全距离、勤洗手和戴口罩也能有效应对奥密克戎变异株。来源:医麦客
奥密克戎倒计时?Cell最新发布mRNA加强针诱导的中和免疫

中国学者发现糖尿病新靶点,并设计出相应的靶向先导化合物!

作为一种复合树脂混合物,蜂胶含有蜜蜂从树芽、树液或其他植物来源收集的天然物质,以及蜜蜂上腭腺的排泄物,数百年来一直被用作治疗多种疾病的传统民间药物。同时人们也已经发现蜂胶通过降低葡萄糖和脂质水平来改善糖尿病并发症。尽管蜂胶中的一些特征化合物,如多酚、黄酮、和咖啡酸已被报道可改善代谢综合征,但确定蜂胶中活性化合物的新靶点并探索其潜在机制仍是一项严峻的挑战。1986年Montnniny等发现许多基因的表达都受cAMP的调节,与其他基因相比这些基因启动子周围含有高度保守的8碱基回文序列5’一TGACGTCA-3’,并命名为cAMP反应元件(cAMP response dement,CRE),随后他们在研究基因转录的调节时,测得一种分子量为43 kD的核蛋白,它与CRE有高度的亲和力,并能够刺激基因的转录,是一种转录增强因子,于是,命名为cAMP应答元件结合蛋白(cAMP rsponse element binding protein,CBEB)。CRTC2 是CREB 的共激活子,它介导了激素对肝脏产生葡萄糖(hepatic glucose production)的调控。肥胖引起的胰岛素抵抗被认为是发展为2型糖尿病的主要危险因素。患有这种疾病的患者通常具有空腹高血糖症,这主要是由于肝脏通过糖异生病理性地过量产生葡萄糖。大量的研究发现,CREB、CRTC2或两者复合物的高水平或高活性与人类的糖异生和高血糖及其相关驱动因子关系密切。同时,CREB/CRTC2复合物也被认为是葡萄糖和脂质代谢的共同调节剂。“蜂胶”与“CREB/CRTC2”看似毫不相关的两个概念,到底有着怎么样的关系呢?2022年1月11日,知名学术期刊Nature Communications报道了能够将“蜂胶”与“CREB/CRTC2”紧密联系在一起的最新学术成果。复旦大学陈亚琼和中国科学院上海药物研究所的王江研究员为该文章共同第一作者;复旦大学刘浥教授、中国科学院上海药物研究所柳红研究员及南京中医药大学胡立宏教授为该文章的共同通讯作者。研究人员发现巴西绿蜂胶通过破坏 CREB/CRTC2 转录复合物(肝糖异生的关键调节剂)的形成来降低肥胖小鼠的空腹血糖水平。利用基于CREB-CRTC2的哺乳动物双杂交系统,研究人员从蜂胶中鉴定出阿匹地灵C(artepillin C,APC)是CREB-CRTC2相互作用的抑制剂。APC 没有明显的毒性,通过抑制 CREB/CRTC2 介导的糖异生和 SREBP 转录,保护小鼠免受高脂饮食诱导的肥胖、降低空腹血糖水平、增强胰岛素敏感性并降低血清和肝脏中的脂质水平。鉴于APC在体内具有阻断CREB-CRTC2蛋白相互作用和增强胰岛素敏感性的显著生物活性,研究人员决定设计和发现更有效的CREB/CRTC2抑制剂,最终优选出化合物A57。A57,一种针对 CREB/CRTC2 相互作用的新型抑制剂A57对CREB/CRTC2蛋白-蛋白相互作用的抑制 IC50 达到0.74 μM,是APC抑制活性的30倍;化合物A57显著抑制糖异生限速酶基因Pck1和G6pc的转录水平;口服给药显著降低db/db小鼠空腹血糖和血脂水平,在CRTC2的KO小鼠上无降糖活性,进一步验证了先导化合物A57的降糖作用机制。总之,研究人员将 APC 鉴定为传统药蜂胶中CREB与CRTC2相互作用的特异性小分子抑制剂。基于抑制 CRE 转录,APC 分别通过抑制糖异生和脂质合成来降低血糖和脂质水平,APC基础上进一步优化得到综合性能更加优良的A57,作为先导化合物,A57具备进一步研究发现新型降糖药物的潜力。同时,研究人员上述研究成果提示 CREB/CRTC2 是开发抗代谢综合征药物的合适靶点。来源:药论
中国学者发现糖尿病新靶点,并设计出相应的靶向先导化合物!

Science子刊里程碑:哮喘治疗新靶点——OSM

哮喘是一种常见的呼吸系统疾病,患者表现为反复发作的喘息、气急、胸闷或咳嗽,虽然病毒、细菌、环境毒素和过敏原可能会引发哮喘的加重,但是哮喘加重的确切触发因素和分子机制此前仍不清楚。大约一半的哮喘患者会出现2型细胞因子(IL-4、IL-5、IL-13)驱动的炎症,大多数哮喘靶向疗法通过干预这些途径进行治疗,但对于非2型炎症型哮喘患者,除了吸入性皮质类固醇和β-肾上腺素能激动剂等非特异性治疗外,几乎没有可用的治疗选择。因此,明确哮喘恶化的触发因素和治疗靶点对于哮喘患者的治疗十分重要。1月12日,在Science Translational Medcine发表的一篇文章中,来自Genentech的研究团队发现oncostatin M(OSM)是严重哮喘的主要驱动因素,使用OSM特异性阻断抗体能减轻炎症和粘液的产生,而且不会影响体内关键的抗菌途径和抗菌免疫。来源:Science Translational Medcine人体的呼吸道中“居住”着多种多样的细菌,它们共同形成了特色的菌群生态,而且菌群生态与个体的呼吸道疾病有着密切的关系。哮喘重症患者呼吸道中细菌成分的数量和质量往往会发生变化,而且细菌所分泌的成分也可能会导致疾病的恶化。为了明确细菌触发哮喘的相关机制,研究人员从细菌的主要分泌物脂多糖(LPS)入手寻找答案。LPS所诱导分泌的促炎分子主要有IL-α、IL-β、TNF-α、IL-8等等,除此之外,还有一种细胞因子OSM。OSM是gp130细胞因子家族的成员,参与多种生理反应,在过敏性疾病中经常观察到OSM浓度升高,并且有研究在关节炎和糖尿病伤口愈合模型中发现了OSM的抗炎特性。那么OSM是否是导致细菌相关呼吸道炎症的主要“罪魁祸首”呢?研究人员首先对健康志愿者、轻度/中度哮喘患者、重度哮喘患者的呼吸道进行活检和分析,发现相对于轻度/中度和健康对照的转录组,重度哮喘患者转录组中调节因子升高最显著的是OSM,而且这一特征与炎症和粘液产生途径的激活相关。来源:Science Translational Medcine进一步的机制研究发现,OSM能启动原代人类呼吸道上皮细胞和间充质细胞的大量反应,包括细胞因子和趋化因子轴的诱导、上皮细胞和间充质细胞中细胞因子和组胺受体的增加、呼吸道上皮细胞内的粘液产生程序的启动、杯状细胞分化和粘液产生等。OSM驱动人类上皮和间充质细胞中的炎症和粘液产生途径(来源:Science Translational Medcine)使用OSM特异性抗体阻断OSM能减少许多与哮喘相关的病理生理学特征,而且不会影响体内关键的抗菌途径和抗菌免疫。OSM抗体表征、药效学、药代动力学和功效(来源:Science Translational Medcine)此外,研究人员还通过人肺组织进行单细胞RNA测序确定了巨噬细胞是表达OSM的主要细胞类型。对Osm缺陷型小鼠巨噬细胞的研究表明,巨噬细胞衍生的OSM将LPS信号转化为哮喘相关疾病。OSM的表达来源分析(来源:Science Translational Medcine)总的来说,这项研究揭示了OSM在细菌相关严重哮喘恶化中的重要作用和基本原理,并支持治疗重度哮喘的OSM抗体或其它靶向药物的进一步开发。来源:医药魔方Pro
Science子刊里程碑:哮喘治疗新靶点——OSM

Nature重磅:挑战进化理论,DNA突变并不是随机的

我们知道,DNA无时无刻不在发生着损伤,当DNA受损而又没能正确修复时,就会发生突变,从而产生新的变异。自20世纪上半叶以来,进化论一直被这样一种观点所主导——DNA突变在基因组中是随机发生的。“我们一直认为突变在基因组中基本上是随机的,”该论文的第一作者、加州大学戴维斯分校植物科学系助理教授格雷·门罗说。“事实证明,突变是非常非随机的,而且它在某种程度上对植物有益。这是一种全新的突变思维方式。”2022年1月12日,德国马克斯普朗克发育生物学研究所、美国加州大学戴维斯分校等机构的研究人员在国际顶尖学术期刊 Nature 发表了题为:Mutation bias reflects natural selection inArabidopsis thaliana的研究论文。该研究发现,DNA的突变并不是随机的,在基因组中的一些重要区域,DNA突变频率显著降低。这改变了我们对进化的理解,这些发现可能帮助科学家培育出更好的作物,甚至帮助人类对抗癌症。为了探究DNA突变是随机的还是有着更深层次的机制,研究团队花了三年时间对数百种拟南芥进行了DNA测序。拟南芥是研究遗传学的模式生物,就像植物研究中的小白鼠。研究谈对之所以选择拟南芥来进行研究,是因为拟南芥的基因组很小,仅有约1.2亿碱基对,相比之下,人类有大约30亿碱基对。研究团队在受保护的实验室环境中种植拟南芥标本,使得在自然界中可能无法生存的具有缺陷的拟南芥能够在受控环境中生存。通过对数百种拟南芥的测序,发现了超过100万个突变,在这些突变中揭示了一种非随机突变模式。之前得理论认为,初始突变是完全随机的,自然选择决定了能够在生物体中观察到那些突变。而这项新研究发现,这些突变并不是随机的,在那些重要区域,基因突变的频率要更低。例如,在基因内的突变频率减少了约一半,而在那些必需基因中,突变频率更是减少了三分之二。这些区域是基因组中真正重要的区域,在生物学上最重要的区域是受保护免于突变的,这些区域对新突变的有害影响非常敏感,因此,DNA损伤修复在这些区域特别有效。通过独立的基因组突变数据库,包括迄今为止进行的最大的拟南芥突变积累实验,研究团队证实表观基因组和物理特征解释了全基因组中90%的这种不同区域突变频率不同的突变偏倚。研究团队认为,表观基因组相关的突变偏倚减少了有害突变的发生。这些发现为达尔文的自然选择进化论增添了一个令人惊讶的转折,说明进化中的DNA突变并不是随机的,也不是无方向的。该论文的通讯作者Detlef Weigel表示,植物已经进化出一种方法来保护其基因组中最重要的区域免受突变,这一发现令人兴奋,因为我们也可以利用这些发现来研究如何保护人类基因免受突变。此外,了解为什么基因组中的某些区域比其他区域突变更多,可以帮助依赖遗传变异的育种研究人员培育出更好的作物。科学家们还可以利用这些信息更好地预测或开发针对由DNA突变引起的癌症等疾病的新疗法。最后,研究团队表示,这些发现更完整地说明了驱动自然变异模式的力量,挑战了长期以来关于突变随机性的理论,并为生物学和进化突变的理论和实践研究提供了未来方向。来源:生物世界
Nature重磅:挑战进化理论,DNA突变并不是随机的

探索饮食,脂质和肿瘤免疫之间的关系

肿瘤的生长和扩散在很大程度上取决于营养的可得性。最近发现肿瘤微环境中富含多种脂质,这些脂质随着肿瘤进展而增加,并在促进肿瘤生长和转移中发挥作用。在肥胖的背景下,了解饮食脂质、肿瘤和免疫细胞之间的关系是重要的。 肿瘤生长的速度和抗肿瘤免疫反应的有效性是由肿瘤微环境(TME)中的营养可用性决定的。关于肿瘤代谢环境的文献有很多,一方面,研究表明肿瘤具有低代谢活性和低水平的葡萄糖和谷氨酰胺。另一方面,其他研究表明肿瘤中的葡萄糖水平较高。然而,最近几项研究开始阐明肿瘤间质液(TIFs)的脂质组成。脂质丰度现在被认为是许多肿瘤的特征,脂质已经成为抗肿瘤环境的潜在敌人。 脂质是一种不溶于水的代谢产物,主要包括胆固醇和脂肪酸(FAs)。胆固醇是一种循环固醇,可通过膳食摄入或通过甲戊酸途径合成。内源性胆固醇的产生主要发生在肝脏和肠道。脂肪酸来源于饮食摄入,肝脏根据胰岛素信号重新合成。脂肪酸是细胞能量的主要来源,但也是复杂结构脂质的关键成分,包括磷脂和鞘脂,它们与胆固醇一起构成细胞膜的主要成分。在能量需求低的时候,脂肪组织以甘油三酯(tag)的形式储存多余的脂肪酸,甘油三酯和胆固醇酯是细胞内脂滴(ld)的主要成分。脂滴是一种动态的细胞器,通过隔离多余的脂质来促进脂质稳态,防止脂质毒性。脂滴中的标签可以通过脂肪酶的作用被动员,释放出脂肪酸,这些脂肪酸可用于构建用于膜形成的PLs或作为β-氧化的底物。因此,脂肪酸的最佳供应对于高度增殖的细胞(如癌细胞)是至关重要的,可以为它们的快速生长提供能量和基础。 脂质和癌症 考虑到脂质在膜生成和能量生成中的动态作用,脂质代谢在癌症中发挥重要作用就不足为奇了。迄今为止,大多数证据表明脂质促进癌症的存活和扩散。脂质丰度现在是许多肿瘤的公认特征,包括黑素瘤,胰腺癌等。在小鼠模型中,B16黑色素瘤肿瘤间质液(TIF)中含有许多脂肪酸物种,且随着肿瘤进展的增多而增多。这种脂质表型在其他黑色素瘤模型中很常见,包括患者来源的黑色素瘤异种移植和人类黑色素瘤转移瘤。类似地,在胰腺癌小鼠模型中,随着胰腺肿瘤的发展,脂滴积累长链脂肪酸(LCFAs),促进原始环境。此外,B16肿瘤的肿瘤间质液还含有大量的酰基肉碱、神经酰胺、磷脂和酯化胆固醇,突出了肿瘤微环境中脂质的多样性。脂质代谢概述 癌症中的饮食调节 越来越明显的是,病人的营养状况在他们对癌症治疗的反应中起着重要作用。临床前证据表明,饮食限制特定营养素,包括葡萄糖、果糖、蛋氨酸和丝氨酸,可能增强癌症治疗。鉴于脂质正在成为促进癌症扩散的关键营养物质,调节饮食中脂肪的摄入也在癌症研究中引起了很大的兴趣。研究人员已经发现高脂肪饮食诱导的肥胖加速了多种肿瘤模型的生长,包括B16黑色素瘤和MC38结直肠腺癌模型。然而,关于个别膳食脂肪成分的作用以及膳食脂肪的来源如何调节肿瘤生长和抗肿瘤免疫的研究还很少,但关于常见膳食脂肪酸和MUFAs在肿瘤发生中的作用的研究越来越多。 肥胖和高脂肪饮食的影响 据估计,全球有20亿成年人超重或肥胖。肥胖是至少14种癌症的公认危险因素,包括食道癌、乳腺癌和肝癌,以及高达50%的子宫内膜癌。如前所述,高胆固醇血症与肥胖密切相关,是乳腺癌发生、转移和复发的独立危险因素。除了与循环胆固醇增加有关外,肥胖还与血浆非酯化脂肪酸(NEFAs)增加有关,NEFAs是预测癌症死亡率的重要因素。NEFAs可自由弥散到肝脏,直接参与非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的发病机制。NAFLD是一种常见的肥胖共病,与肝细胞癌(HCC)的发展密切相关。肥胖、循环脂质和癌症之间的这种联系得到了研究结果的支持,研究表明,减肥手术后的减肥可以降低循环胆固醇和非酯化脂肪酸,同时还能降低癌症风险 肥胖,脂肪酸和免疫力 肿瘤微环境富含多种脂肪酸、酰基肉碱、胆固醇酯和结构脂类,随着肿瘤进展含量增加。研究特异性脂质混合物是如何调节NK、CD8 T细胞和免疫抑制细胞的,以及这种调节是否与肿瘤进展过程中的功能反应和代谢配置相对应,将是一件有趣的事情。除了脂肪酸和胆固醇外,酰基肉碱已经成为肥胖中潜在的代谢调节剂。脂肪酸的不完全β氧化是高脂肪饮食诱导的肥胖的一个特征,它会导致血浆中长链酰基肉碱的积累。虽然目前还没有关于酰基肉碱对NK或CD8 T细胞影响的报道,但酰基肉碱以酰基链长度和浓度依赖的方式激活巨噬细胞的促炎信号通路,导致TNF-α和其他巨噬细胞炎症因子的产生,如IL-1β、MIP2和MCP-1。是否NK或CD8 T细胞反应会受到酰基肉碱的影响还有待研究,但这些研究可能会发现肥胖TME中增加了一层免疫抑制。图2 如前所述,以脂质摄取或代谢为目标的临床前研究揭示了癌症治疗的一个有前途的途径。目前,有一些脂质代谢调节剂正在进行癌症治疗的1期和2期临床试验。TVB-260是一种口服、无毒、选择性的FASN抑制剂。TVB-2640目前正在进行结肠癌治疗的一期临床试验,最近已进入Her2+乳腺癌治疗的二期临床试验。此外,TVB-2640正处于2期临床试验(FASCINATE-1研究),用于治疗非酒精性脂肪性肝炎,该疾病增加了肝癌的发病风险,突出了脂质、代谢紊乱和癌症之间的关系。根据大量的临床前证据,针对脂质摄取和代谢的许多方面的新一代药物很可能会被研究为未来预防和治疗许多癌症的潜在疗法。 *中文翻译仅供参考,所有内容以新闻稿原文为准。
探索饮食,脂质和肿瘤免疫之间的关系

全球首例基因编辑猪心脏移植到患者体内:异种移植--近在咫尺?

57岁的大卫·贝内特患有晚期心脏病,生命岌岌可危。在审查了他的医疗记录后,贝内特被认为没有资格进行传统的心脏移植或人工心脏泵。猪心是“目前唯一可用的选择”。“要么死,要么做移植手术。我想活下去。我知道这是在黑暗中的一枪,但这是我最后的选择,”贝内特在手术前说。为了推进实验性手术,马里兰大学通过其富有同情心的使用计划在新年前夜获得了FDA的紧急授权。大卫·贝内特是幸运的!马里兰大学医学院的医生们,历经近八小时,首次成功的将一颗经过基因编辑的猪心脏移植到大卫·贝内特体内。手术3天后,大卫·贝内特的身体状况仍然良好,没有发生明显的器官排斥反应(图1)。图1. 57岁的心脏病患者大卫·贝内特在美国马里兰大学医学中心接受转基因猪心脏移植手术,术后病人情况良好。这是全球首例人类接受猪心脏移植的手术,这显然是一项开创性的手术,如果被证明成功,将为数以万计的器官衰竭的患者带来了希望。猪:人类异种移植的理想器官来源器官再生工程的一个重要选择是使用其他物种的活体捐赠作为来源。这种方法的优势是巨大的,自然活着的器官是完全功能性的,但跨物种的免疫反应也带来了挑战。克服这一限制必须进行基因工程操作。长期以来人们所知的对动物器官的超急性免疫反应在很大程度上是通过敲除编码合成细胞表面碳水化合物异种抗原的基因来消除的,其中最重要的基因是GGTG1,它编码α-1,3-半乳糖苷酶。另外两个基因(CMAH和B4GALNT2,它们编码产生N-羟基神经氨酸的蛋白质)和SD(A)异种抗原也已经在基因敲除模型中进行了研究可以减少交叉反应。与异种移植相关的其他挑战包括与提供器官的动物物种相关的人畜共患病的风险,以及患者本身对接受动物来源的器官的不情愿。猪通常被认为是人类异种移植的理想器官来源。首先,猪和人体器官在大小和形状上相似,很容易获得,近交系和远交系都已用于临床前研究。此外,猪可以通过体细胞核移植技术进行克隆,它们的基因组现在可以很容易地通过核酸酶(如锌指核酸酶,转录激活物样效应核酸酶(TALENS),CRISPR-Cas9)来编辑。最后,由于猪与人类的亲缘关系比非人类灵长类动物更远,与非人类灵长类动物相比,它们通过移植器官传播病原体的可能性要小得多。全器官异种移植是在20世纪初进行的,关于它们的消息则是喜忧参半。现在人们认识到由于对糖基化蛋白(如半乳糖-α-1,3-半乳糖)的超急性排斥反应,大多数**很快就失败了。据报道,通过基因工程敲除负责初级糖基化活动的GGTG1基因的供体猪,能够极大地减少超急性排斥反应。然而,当这种组织被移植到非人类灵长类动物身上时,它仍然在几周内被排斥。后续研究人员开展了一系列的研究,以确定主要编码CD(分化簇)膜蛋白家族的人类基因(图2),其可表达为转基因蛋白、融合蛋白或者甚至针对猪蛋白的抗体,以进一步减轻人类抗猪免疫反应。在过去的十年里,已经对几种这样的基因进行了测试,对它们编码的蛋白主要分为三类:免疫隐蔽,即特定的转基因蛋白干扰NK或T细胞的杀伤,以及补体人源化和凝血人源化,即使用人类补体或人类凝血途径来代替或补充猪的相应途径。这些干预措施大大促进了异种移植到非人类灵长类动物的成功的可能性,器官排斥反应得到实质性改善。图2. 转基因蛋白及其在移植中的潜在应用异种移植的革命性进展及未来在过去的几年中,异种移植有两个引人注目的进展。第一个涉及猪内源性逆转录病毒序列(PERV)向转化的人类组织培养细胞传播的安全问题。为了彻底消除这种风险,CRISPR-Cas9技术最近被用于消除PK15猪肾脏细胞和成纤维细胞中猪基因组中存在的所有62个PERV拷贝。第二组具有革命进展是产生了器官特异的物种间嵌合体(有时被称为“外生”),这为在嵌合动物中产生含有完全人类细胞的器官的成功可能性打开了大门(图3)。图3. 异种移植与外生巨大的进步可能使“传统”异种移植不仅可行,而且实用。对所谓的三基因敲除猪(即GGTA1、CMAH和B4GALNT2基因敲除)进行了研究,这些猪缺乏猪细胞表面的碳水化合物异种抗原,而这些抗原通常被正常的人血清和外周血单核细胞识别。据报道,这种三基因敲除的猪是健康的,体外研究表明,相当大比例的人类群体对来自这些动物的肾微血管上皮细胞缺乏抗体反应性。此外,在一些患者的样本中观察到的交叉反应的程度与在一些人类同种异体移植受者中观察到的交叉反应的程度相似,这表明对于这类患者,来自这类动物的异种移植排斥反应也许是可以通过使用现有的免疫抑制方案来控制的。对三基因敲除细胞保持免疫反应的人类细胞亚群似乎识别猪白细胞抗原(SLA)I类(相当于猪的MHCI类)。在随后的一项研究中,研究者评估了猪SLA基因缺失对移植等待名单上患者血清免疫反应性分析的影响,结果表明,这种SLA缺失可能会增加受益患者的比例。在人体内移植后,将猪器官的免疫损伤降至最低的第二种方法是补体成分和途径的工程化。减轻这种损害的一种方法是,通过表达一种或多种下调人类补体活性的人类转基因蛋白,使猪表面抗原人性化,然后将它们“掩盖”,使其不被人类免疫系统识别。由于人类补体调节蛋白与人类补体途径共同进化,人类蛋白有望比猪蛋白更有效地下调补体的作用。这些蛋白包括CD55(补体衰变加速因子)、CD59(膜攻击复合物抑制蛋白)和CD46(补体调节蛋白)。编码肿瘤坏死因子α的基因也被认为在控制猪移植的急性血管排斥中起着重要作用,而CD47信号蛋白--它发出“不要吃我”的信息--对促进猪组织的接受性也特别有益。Hozain等人最近报告了移植领域的另一项跨物种创新,即通过将人肺与猪的循环系统连接起来,使最初被认为过于“受损”而不适合移植的人肺恢复活力。这种体外交叉循环使原本受损的肺恢复到足够健康的状态,有可能适合肺移植。这种策略可以大大增加人类肺的可用性。小编小结**是再生医学中最完整的选择,它为完全的物理和生物修复提供了一种自体、异体或潜在的异种替代。免疫和基因组工程(或编辑)的进展为加速组织和器官异种移植新疗法奠定了基础。在过去的几年里,异种移植取得了突破性和革命性的进展。我们期待大卫·贝内特能够获得重生,也期待数以万计的像大卫·贝内特一样的器官衰竭患者能够早日摆脱疾病的折磨。来源:生物制药小编
全球首例基因编辑猪心脏移植到患者体内:异种移植--近在咫尺?

营养与健康所发现间歇性蛋白限制能够干预糖尿病并保护胰岛β细胞

2021年12月31日,中国科学院上海营养与健康研究所陈雁研究组在Science Bulletin上,在线发表了题为Intermittent protein restriction protects islet beta cells and improves glucose homeostasis in diabetic mice的研究成果。该研究发现间歇性蛋白限制可以保护糖尿病小鼠的胰岛β细胞,并改善血糖稳态。 糖尿病,尤其是2型糖尿病,已成为人类面临的健康挑战之一。2型糖尿病是由不健康的生活方式以及摄入大量高能量密度食物所导致,为此,科学家提出了多种糖尿病干预策略,重点集中在改变生活方式和饮食结构,例如,强调植物性食物并减少动物性食物的地中海饮食已广泛用于2型糖尿病的管理。一项探索三种常量营养素比例(即蛋白质、脂肪和碳水化合物)对小鼠健康影响的研究发现,减少蛋白质摄入对于改善代谢健康和寿命至关重要。多个研究发现,减少蛋白质摄入是延长寿命和改善代谢健康的重要因素,另有一些研究显示限制某些关键的氨基酸如蛋氨酸或亮氨酸也可以改善葡萄糖稳态。 除了蛋白质或氨基酸限制的饮食策略,禁食或热量限制被认为是一种延长寿命和改善代谢健康的有效手段。近年来,许多热量限制的方式如间歇性节食和时间限制性饮食,用于改善包括糖尿病在内的代谢性疾病。有研究表明,间歇性节食可以有效控制1型和2型糖尿病小鼠的血糖稳态,也有研究揭示了间歇性节食控制血糖稳态是通过促进糖尿病小鼠胰岛β细胞的再生所介导。 虽然持续的蛋白质或氨基酸限制以及间歇性节食已被证明可以改善糖尿病,但目前未有研究探讨间歇性的蛋白限制是否足以干预糖尿病。该研究探讨了一种间歇性蛋白限制(IPR)的饮食方式,发现IPR可以迅速缓解STZ诱导的1型糖尿病小鼠以及瘦素受体缺陷导致的2型糖尿病小鼠的高血糖血症。针对小鼠胰岛的进一步研究发现,IPR可以增加胰岛β细胞数量、促进β细胞增殖、并改善β细胞功能。在外周组织中,IPR可以减少肝脏的糖异生并提高骨骼肌的胰岛素敏感性。与持续性低蛋白饮食相比,IPR对于糖尿病小鼠的肝脏脂肪积累和损伤更轻。此外,小鼠胰岛单细胞测序分析发现,IPR可以逆转糖尿病导致的胰岛β细胞数量的减少以及胰岛免疫细胞的浸润。由于IPR这一饮食方式能够有效控制血糖并保护胰岛β细胞,比禁食或热量限制可能更易被人接受,并避免了持续性蛋白限制的不良作用,故IPR在未来有较大的应用转化潜力。 研究工作得到科技部、国家自然科学基金委员会等的资助,并获得营养与健康所公共技术平台和动物平台的支持。间歇性蛋白限制保护糖尿病小鼠胰岛β细胞并且改善糖稳态来源:上海营养与健康研究所
营养与健康所发现间歇性蛋白限制能够干预糖尿病并保护胰岛β细胞

靶点和前景!恶性胶质瘤的未来之路

恶性胶质瘤是中枢神经系统的一种毁灭性疾病,尽管在过去几十年中进行了深入的研究,但恶性胶质瘤的标准治疗(SOC)仍然局限于切除和放化疗。CAR-T细胞疗法已经在血液瘤的治疗中显示出卓越的治疗效果,目前人们已经设计了大量CARs并对其进行了胶质瘤试验,具有很好的治疗前景。 胶质瘤CAR-T细胞治疗的靶点 IL13Ra2 IL-13受体亚单位α-2( IL13Ra2 )是GBM中第一个用于CAR-T细胞治疗的靶点。IL13Ra2在GBM患者的肿瘤细胞上高表达,而在健康组织( 睾丸除外 )低水平表达,使其成为靶向治疗的合适靶点。 第一个靶向IL13Ra2的CAR于2004年开发,它由一个细胞外改变的IL13结构域组成,该结构域与免疫球蛋白跨膜结构域和一个CD3 zeta胞内部分相连。其后的第二代CARs包括了共刺激4-1BB结构域,其表现优于第一代CARs。进一步的改进,如在CAR-T细胞中添加激活诱导的IL-15表达,可使CAR-T细胞增殖、细胞因子产生以及持续性增加。 第一个评估IL13Ra2特异性CAR-T的人体内临床试验于2015年完成,共招募了三名复发性GBM患者。总体而言,这些患者的治疗耐受性良好,仅出现暂时性脑炎症事件,表明T细胞产物的耐受性良好。值得注意的是,在一名患者中报告了CAR-T治疗后肿瘤IL13Ra2表达的降低,表明治疗驱动的抗原丢失。脑室内IL13Ra2 CAR-T细胞治疗目前正在室管膜瘤、GBM和髓母细胞瘤的1期临床试验中进行评估( NCT04661384 ),而肿瘤内给药正在复发或难治性恶性胶质瘤中进行试验( NCT02208362 )。 HER2 人类表皮生长因子受体2( Her2 )在大约80%的GBM患者中表达。Her2特异性CAR-T细胞在几种肿瘤模型中表现出临床前疗效,被证明能有效靶向Her2阳性胶质瘤细胞和胶质瘤干细胞,并导致GBM异种移植物的退化。 最近,据报道,来源于人类NK细胞系NK-92的Her2特异性CAR-NK细胞可特异性裂解GBM来源的细胞系,并在异种移植物和免疫活性小鼠模型中显示体内抗肿瘤活性。这种Her2 CAR-NK细胞目前正在一期临床试验( NCT03383978 )中进行研究。 此外,在GBM中,使用来源于病毒特异性T细胞( VST )的HER2特异性CAR-T细胞进行的1期剂量递增研究显示,17名患者具有良好耐受性,且无剂量限制毒性作用。然而,HER2-VST CARs在外周血中并未扩增,临床疗效有限,平均OS为11.1个月。 EGFRvIII 表皮生长因子受体变异体III( EGFRvIII )源于野生型EGFR的扩增,在大约30%的GBM患者中表达。在各种临床前模型中,针对EGFRvIII的疫苗或抗体治疗已被证明可提高存活率和长期免疫记忆,表明EGFRvIII可作为细胞治疗的有效靶点。 人们已经广泛研究了使用EGFRvIII靶向CAR-T的可行性。2017年,O'Rourke及其同事发表了第一篇使用EGFRvIII靶向CAR-T的人体研究。10名患者接受单次外周注射CAR-T细胞。结果显示, CAR-T细胞可有效地转运到大脑,然而,CAR-T细胞浸润导致Treg细胞丰度增加,抑制分子如程序性死亡配体1( PD-L1 )、转化生长因子ß( TGF-ß )和IL10的表达增加。最近,针对颅内肿瘤( 包括GBM )的EGFRvIII特异性CAR-T细胞临床试验因缺乏资金、观察到的毒性或缺少客观临床反应而在完成前终止( NCT01454596、NCT02664363、NCT02209376、NCT0328363 1)。 GD2 双唾液酸神经节苷脂( GD2 )在神经母细胞瘤中经常性过表达,在健康组织中仅有限表达,可将其归类为肿瘤相关抗原。CAR-T细胞疗法能够在异种移植模型中清除肿瘤进展。抗GD2的CAR-T细胞在H3.3.K27M的PDX模型中也显示出巨大的临床前疗效。 然而,伴随着强大的抗肿瘤作用,也观察到免疫缺陷小鼠出现严重的神经炎症。GD2 CAR-T细胞治疗目前在弥漫性中线胶质瘤的1期临床试验( NCT04196413 )中进行测试,四名患者中有三名表现出明显的神经功能缺损改善以及放射学改善。此外,未观察到靶向非肿瘤毒性。其它还包括联合组成性活性IL7受体( NCT04099797 )以及在复发性胶质瘤( NCT03423992 )中测试。 Chlorotoxin Chlorotoxin是一种毒液衍生肽,可与GBM细胞特异性结合。最近,研究人员开发了一种基于Chlorotoxin的CAR-T,可有效地靶向具有异质性表达GBM相关抗原( 如IL13Rα2、HER2和EGFR )的肿瘤。值得注意的是,基于Chlorotoxin的CAR-T需要在肿瘤细胞上表达基质金属蛋白酶2( MMP2 )才能有效结合。目前,一项1期临床试验正在招募患者( NCT04214392 ),该试验评估MMP2阳性复发或进展性GBM中具有Chlorotoxin肿瘤靶向结构域的CAR-T细胞。 EphA2 Ephrin A型受体2( EphA2 )是一种受体酪氨酸激酶,与EphrinA家族配体结合,其下游信号参与迁移、增殖、分化和整合素介导的粘附。它被看作是胶质瘤相关抗原,在健康组织中表达有限,除了某些上皮细胞。 一些临床前研究使用EphA2导向的CAR-T细胞治疗GBM异种移植物,并显示出针对胶质瘤细胞的有效抗肿瘤活性。然而,迄今为止,评估EphA2靶向CAR-T细胞的临床研究尚未启动。 P32 P32,也称为C1QBP,有报道称其在肿瘤细胞和肿瘤相关内皮细胞中表达。最近,Rousso Noori等人报道P32在小鼠和人类胶质瘤细胞上特异表达。在他们的研究中,CAR-T细胞疗法能够减少异种移植和同基因小鼠模型中的肿瘤生长。可以预期P32作为CAR-T细胞靶点的进一步开发。 CD133 CD133是一种五次跨膜糖蛋白,主要表达于癌症、造血和神经干细胞。在造血干细胞人源化NOD scid γ( NSG )小鼠中,脑室内注射CD133特异性CAR-T细胞被证明是有效的,并且不会导致CD34 CD133双阳性造血细胞的频率降低。到目前为止,尚未启动使用CD133特异性CAR-T细胞的1期临床试验。 CSPG4 硫酸软骨素蛋白多糖4( CSPG4 )是一种I型跨膜蛋白,在67%的GBM中过表达。CSPG4高表达的GBM被认为比低表达的GBM更具攻击性。CSPG4特异性CAR-T细胞与表达CSPG4的原代GBM细胞系共同培养时,或在荷人GBM裸鼠体内注射时,观察到特异性和细胞比率依赖性杀伤。在这些PDX模型中,未观察到相关的治疗后抗原丢失。到目前为止,还没有针对胶质瘤中CSPG4的临床试验。 B7-H3 B7同源物3( B7-H3 )是一种I型跨膜蛋白,在76%的GBM中过表达。在裸鼠体内使用已建立的人脑胶质瘤细胞系,瘤内注射B7-H3特异性CAR-T细胞,可产生不依赖于应用共刺激域的持久反应。 最近,B7-H3已经成功地应用于B7-H3-CD70串联双靶点CAR-T细胞。与单个靶向CD70或B7-H3相比,双靶点CAR-T细胞治疗观察到临床前存活率的提高。目前,正在招募患者进行三项临床试验,研究B7-H3特异性CAR-T治疗复发性或难治性GBM或各种其他中枢神经系统( CNS )肿瘤。 克服CAR-T细胞治疗的耐药性 神经胶质瘤表现为一个高度免疫抑制的微环境,因此,使用免疫调节剂的CAR-T细胞组合疗法势在必行。 Agliardi等人报道了在肿瘤内应用IL-12,通过增强细胞毒性和将肿瘤微环境重塑为更具炎症性的状态来增加对EGFRvIIICAR-T细胞治疗的反应。抗GD2 CAR-T细胞已用IL-15细胞因子结构域修饰,表达CAR的T细胞在重复抗原暴露后显示出延长的抗肿瘤活性,克服了耗竭。此外,在GBM异种移植物中,替莫唑胺增强了CAR-T细胞的扩增和持久性,延长了荷瘤小鼠的生存期。 当仅针对单个肿瘤抗原时, 抗原丢失被认为是一种常见的肿瘤逃逸机制 。一些报告显示,当多种抗原被靶向时,CAR-T细胞产品的疗效得到改善,对CAR治疗的耐药性降低。然而,将CAR-T细胞导向多个靶点也会增加非靶点效应的风险,针对多种抗原的临床试验尚未启动。 通常,肿瘤抗原的下调是通过表观遗传沉默介导的。因此,使用表观遗传药物调节CAR-T细胞靶点的表观遗传沉默很有诱惑力。在一些实体瘤中,阻断DNA甲基转移酶与CAR-T细胞治疗相结合在临床前模型中显示出疗效改善的迹象。在髓母细胞瘤异种移植模型中,去甲基化剂氮胞苷导致CAR-T细胞治疗后靶向表达增加和存活时间延长。 胶质瘤CAR-T细胞治疗的前景 脑肿瘤有效细胞治疗的主要障碍仍然是 转基因T细胞的充分渗透、持久性和恢复力,以及克服敌对的脑肿瘤微环境 。最近的研究表明,IDH突变状态与抗原呈递能力降低有关,尤其是在IDH突变肿瘤微环境中,T细胞被严重排斥。间充质亚型胶质母细胞瘤被认为是免疫上更活跃的胶质母细胞瘤亚型,这些胶质瘤实体或胶质母细胞瘤亚型的特异性提示可能需要适当调整细胞疗法。 目前克服主要障碍的概念包括在临床前和早期临床试验中 使用替代应用途径和组合治疗 。脑肿瘤中存在相关外周抗原呈递的证据。然而,到目前为止,尚不清楚抗原呈递是否对胶质瘤局部或系统应用TCR或CAR-T细胞的疗效有影响。如果系统性抗原呈递被证明是相关的,那么已经设计的基于合成疫苗的体内CAR-T细胞增强概念将变得重要。一些试验甚至在未完成前就终止,以寻求联合治疗,即免疫检查点抑制。 CAR和TCR-T细胞治疗既有独特的优点也有缺点,两种细胞治疗概念的结合应该在不久的将来进行临床前探索。同时,诱导细胞系统正在临床前开发中,以减少靶向非肿瘤副作用。此外,对于生物标记物评估也非常重要,在治疗开始时,先前的活检或切除的肿瘤组织应能够代表当前的肿瘤疾病。 小结 与树突状细胞疫苗、肽疫苗或TIL治疗等其他胶质瘤免疫治疗方法相比,CAR和TCR-T细胞治疗自己各自独特的优点。胶质瘤中的许多靶点已经在CAR-T细胞治疗的临床前和临床研究中被测试,许多靶点表现出良好的应用前景。随着联合治疗和CAR/TCR-T细胞治疗本身的进一步发展,过继性T细胞疗法与其他肿瘤一样将表现出治愈胶质瘤的潜力。 来源:BiG生物创新社
靶点和前景!恶性胶质瘤的未来之路

Go to Tiger App to see more news