封面文章:驯化蝎毒,治疗关节炎
最近发表在Science Translational Medicine杂志上的研究表明,一种蝎子来源的微小蛋白可以帮助关节炎患者停止“饮鸩止渴”。
Fred Hutchinson癌症研究中心的科学家们在蝎子毒液中发现了一种微小的蛋白,这种蛋白能迅速积聚在关节软骨中。然后他们将这些小蛋白与类固醇结合,逆转了关节炎大鼠的炎症。研究人员发现,这些药物集中在关节处,有可能避免非靶向类固醇治疗引起的全身毒性和感染风险。
“对于患有多关节炎的人来说,药物的副作用可能和疾病本身一样甚至更严重,”该项目的领导者、Fred Hutch临床研究部的成员Jim Olson博士说。“类固醇除了最需要的地方外,在身体里到处都有。这是一个以最小的副作用改善关节炎的策略。”
Olson说,虽然这种方法距离人类应用还有几年的时间,但它是一个很有希望的策略。
利用大自然发现和开发新药。这项研究源于Olson多年来对 “优化肽(optimized peptides)”的研究。这些微小蛋白存在于如蝎子、蛇、紫罗兰和向日葵等天然生物。
“我的想法是,毒液或毒素中的这些肽可能在人体内有着独特的生物分布,” Olson说。“如果某个生物利用它们捕食,它们需要迅速到达某些地方。”
十多年前,Olson发现了一种可以与癌细胞结合,但不能与健康细胞结合的微小蛋白质,这种蛋白质存在于死神蝎子体内。2010年,他与人共同创立了一家名为Blaze Bioscience的公司,开发了一种名为Tumor paint BLZ-100的实验染料,这种染料是由一种特殊的发光版“死亡跟踪者”的靶向蛋白制成的。它现在正被作为一种工具进行测试,供外科医生精确地照亮难以看到的脑肿瘤。
Olson想知道自然界中还潜伏着什么潜在的药物。
四年前,Olson和他的团队正在筛选几十种蝎子和蜘蛛的多肽。他们在寻找其它也能穿过血脑屏障的分子。(这是一项极其困难的任务;保护屏障的设计是为了让大多数东西远离大脑。)当一种肽在软骨中积聚并滞留时,他们立刻意识到这可能是一种治疗关节炎的方法。
“它真正显示了科学的价值,只是纯粹为了学习的乐趣而做事,”Olson说。“你永远不知道它会带你去哪里。如果我们能用很少的副作用缓解数百万人的关节炎,那真是我们花费大量时间的价值所在。”
在发现这种微小蛋白后,Olson求助于Fred Hutch从事分子设计和治疗的化学家。他们花了几年的时间开发出一种将其与药品结合起来的方法。研究小组最初将他们的肽与一种叫做地塞米松的类固醇配对。但是他们发现,少量的药物泄漏到了大鼠的血液中,造成了同样的副作用。
研究小组最终使用了另一种叫做曲安奈德(TAA)的类固醇。他们在大鼠身上的试验表明,它和地塞米松一样有效地治疗炎症。但当TAA进入血液后,它就变得不活跃了。所以:没有明显的副作用。
Olson实验室的工作人员、该研究的主要作者之一Emily Girard说,这项工作表明团队研究的重要性。
“这是一个非常简单的想法,用一个微小蛋白质,自然地进入软骨,并附加一些东西,使你得到能靶向传递的药物,但实际上,它是有挑战性的。”Girard说。“我们必须学习和适应微蛋白、化学连接物和类固醇有效载荷的行为,才能制造出一种能进入软骨,在我们需要的时间内保持不变,以正确的速率释放药物,并产生局部而非全身效果的产品。还有更多改进要做,但我希望这项工作能产生一种治疗方法,帮助很多人。”
Olson说,研究小组希望通过临床试验在患者身上测试这种方法。但首先,他们需要通过进一步的毒理学和其他研究来回答更多的未知问题。
Olson补充说,虽然这项研究涉及类固醇,但它表明这些小蛋白可以将其他药物传递到软骨中。“我们认为类固醇作为临床开发的候选者有着重要的潜力,我们正在积极探索将其他有效药物输送到关节,”Olson说。“我们的长期目标不仅是控制关节炎,而是能真正逆转关节炎的分子。”
原文检索:A potent peptide-steroid conjugate accumulates in cartilage and reverses arthritis without evidence of systemic corticosteroid exposure
(生物通:伍松)