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        諾貝爾生理學或醫(yī)學獎的實用價值

        2020-05-11 11:47:32張?zhí)锟?/span>
        當代工人 2020年1期
        關(guān)鍵詞:低氧貧血紅細胞

        張?zhí)锟?/p>

        治療貧血和腫瘤

        概括地講,三位科學家發(fā)現(xiàn)了低氧誘導因子(Hypoxia-inducible factors,HIF),具體為HIF-1,并且知道HIF-1的水平受氧氣含量影響,在高氧狀態(tài)下,HIF-1被修飾,從而降解;在低氧狀態(tài)下,HIF-1不被修飾,不會降解。

        HIF-1如同一個開關(guān),它的降解與不降解有不同的結(jié)果。在低氧條件下不降解的HIF-1能通過轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)引起一些低氧相關(guān)基因表達(基因表達是指基因指導下的蛋白質(zhì)合成過程),典型的就是促紅細胞生成素(EPO)基因表達,使得促紅素生成增加,從而誘導血管內(nèi)皮細胞生成因子(VEGF)增加,再促進血管生成和紅細胞生成。

        正是在這個機理上,本次發(fā)現(xiàn)有很多實用價值和潛在的意義。例如治療疾病,目前在治療貧血和腫瘤方面已經(jīng)獲得重大進展并進入實用階段。

        貧血是一種既普通又嚴重的疾病,是指人體外周紅細胞容量減少,低于正常范圍下限的一種常見疾病,通常以血紅蛋白(Hb)的濃度來判斷。中國的標準是,在海平面地區(qū),成年男性Hb<120g/L、成年女性(非妊娠)Hb<110g/L、孕婦Hb<100g/L就屬于貧血。

        貧血當然有多種原因和類型,但是,無論哪一種類型,都可以利用低氧誘導因子來增加促紅細胞生成素并產(chǎn)生較多的紅細胞來糾正貧血或改善貧血狀況。

        在供氧量不足的情況下,低氧誘導因子可以誘導促紅細胞生成素進而促進骨髓造血系統(tǒng)增加紅細胞的分化和生成。促紅細胞生成素則可以通過生物工程獲得,并制成藥物來治療貧血。

        口服藥物羅沙司他(Roxadustat,代號FG-4592)膠囊是美國一家制藥公司琺博進公司(FibroGen)研發(fā)的藥物,已經(jīng)在中國上市,也是全球首個小分子低氧誘導因子脯氨酰羥化酶抑制劑(HIF- PHI)類治療腎性貧血的藥物。這個藥物就是利用低氧誘導因子的功能,促進了紅細胞生成素的生成。

        羅沙司他通過模擬脯氨酰羥化酶(PH)的底物之一酮戊二酸來抑制PH酶,影響PH酶在維持HIF生成和降解速率平衡方面的作用,尤其是提高HIF的水平以誘導機體產(chǎn)生促紅細胞生成素,進而產(chǎn)生較多的紅細胞,達到糾正貧血的目的。當然,這個藥物主要是治療慢性腎臟病引起的貧血。

        然而,基于低氧誘導因子研發(fā)的治療貧血的藥物并非只是對原發(fā)性和其他類型的貧血有作用,而是可以與癌癥治療聯(lián)系起來,讓癌癥患者獲益。因為,癌癥患者都會接受化療,但是很多化療藥物會抑制骨髓紅細胞的生成。臨床觀察發(fā)現(xiàn),30%-90%接受骨髓抑制化療的患者會出現(xiàn)貧血,稱為化療誘導性貧血(CIA)。

        可以說,CIA是癌癥治療的一種嚴重但又是無聲的副作用,由于有隱匿性,癌癥患者在接受化療后最容易出現(xiàn)疲勞,這是貧血的表現(xiàn)形式之一,而且時間一長,還會使患者出現(xiàn)認知功能障礙、呼吸困難和抑郁。這些癥狀都會導致生活質(zhì)量下降,因此一些患者選擇停止或延遲化療,從而延誤癌癥的治療。

        如果羅沙司他和未來的其他基于HIF的藥物能夠防治化療誘導性貧血,就可讓癌癥患者更為舒適地接受化療治療。而且,隨著未來對低氧誘導因子機制的深入認識,將會研發(fā)出更多的治療多種類型貧血的藥物。

        另一方面,通過低氧誘導因子的作用,可以研制很多治療腫瘤的藥物,而且在這一領(lǐng)域已經(jīng)有了更多的成果和實用藥物。

        抑制癌細胞生長

        瘋狂生長的腫瘤就是癌癥,失去控制的腫瘤細胞會形成細胞團,細胞團的內(nèi)部是缺氧的,不過,低氧誘導因子可以啟動應對缺氧的環(huán)境,也就是誘導血管內(nèi)皮細胞生成因子(VEGF)增加,再促進血管生成。生成的毛細血管能進入腫瘤內(nèi)部,也就給癌細胞提供了養(yǎng)料,使得癌癥能發(fā)展和惡化,甚至迅速奪去病人的生命。因此,如果能夠阻斷HIF的功能,不讓新生的毛細血管生成和進入腫瘤細胞團,后者就會因為缺少營養(yǎng)而餓死和壞死。

        根據(jù)這個機理,現(xiàn)在主要是針對血管內(nèi)皮細胞生成因子(VEGF)和血管內(nèi)皮細胞生長因子受體(VEGF-VEGFRs)來研制藥物,而且已經(jīng)有很多藥物上市,主要有兩類藥物。一類是單克隆抗體,另一類是小分子VEGFRs酪氨酸激酶抑制劑。

        單克隆抗體藥物有貝伐珠單抗(Bevacizumab),這是較早的藥物,于2004年2月26日獲得美國食品與藥物管理局批準,2005年1月12日獲得歐洲藥品管理局批準, 2010年2月26日獲得中國食品藥品管理局批準上市(國內(nèi)名為安維汀)。

        貝伐珠單抗是一種人源化的人免疫球蛋白G1(IgG1)型單克隆抗體,能夠抑制腫瘤血管生成。臨床治療表明,這種藥物可以治療轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌、非鱗狀非小細胞肺癌、宮頸癌、卵巢癌、轉(zhuǎn)移性乳腺癌和惡性膠質(zhì)瘤。

        雷莫盧單抗(Ramucirumab)也是一種人源IgG1單克隆抗體,2014年4月21日獲得美國食品藥品管理局批準,2014年12月19日獲得歐洲藥品管理局批準。雷莫盧單抗可以阻止血管內(nèi)皮細胞的增殖和遷移,也就能抑制新血管的形成和供給癌細胞養(yǎng)料,以治療癌癥。這個藥物適用于治療晚期胃癌或胃食管接合部腺癌、轉(zhuǎn)移性非小細胞肺癌和結(jié)直腸癌等。

        當然,針對VEGFRs和VEGF的藥物并非對所有癌癥都有效,因為還有一些生長因子也能促進血管的生成,當VEGF被抑制的時候,其他幾個生長因子的數(shù)量會增加。因此,針對VEGFRs和VEGF的藥物研發(fā)還有很大的空間。從理論上看,如果以HIF為靶點,HIF調(diào)控下游的所有生長因子都會被抑制。因此HIF的應用范圍更廣,研發(fā)的藥物會更多,療效會更好。不過,這需要未來的研究驗證。

        另一方面,今天研究人員發(fā)現(xiàn)低氧誘導因子有多種類型,人體中共有3種HIF-α,分別為HIF-1α、HIF-2α和HIF-3α,兩種HIF-β,分別為HIF-1β和HIF-2β,它們采用不同組合可形成多種異源二聚體,從而使低氧應答機制更加豐富多樣化。

        因此,針對不同的低氧誘導因子,還可以研發(fā)出更多的抗癌和治療貧血的藥物。同時,對低氧誘導因子的認知進一步深入后,還會獲得對生命機理更深的認識,以及研發(fā)出更多的藥物,如眼科和精神藥物,以治療多種疾病,促進并保障人的健康。

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