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点击上方“蓝字”关注我们吧！ 呼吸道合胞病毒（RSV）是儿童急性呼吸道感染的主要病因之一，暴露于包括香烟烟雾、颗粒物、苯、臭氧（O3）、一氧化碳（CO）或二氧化氮（NO2）在内的空气污染则可能增加RSV发病率和严重程度。世界卫生组织（WHO）已公布六种最重要的空气污染物清单，包括颗粒物≤直径10μm的颗粒物（PM10）、直径在0.1至2.5μm之间的颗粒物（PM2.5）、NO2、O3、二氧化硫（SO2）和CO。 目前关于RSV和空气污染的确切病理机制数据较少，主要结论集中在宿主抗病毒能力下降、促进病毒进入和病毒载量增加、病毒从主要感染细胞释放增加、炎症反应延长和/或加重（可能导致组织病理改变，粘液分泌增强和气道高反应（AHR）），其中最重要的共同机制之一似乎由氧化应激所介导。 N-乙酰半胱氨酸（NAC）作为一种具有抗氧化和抗炎特性的粘液溶解药物，已广泛应用于慢性阻塞性肺疾病（COPD）、支气管扩张症、特发性肺纤维化等临床研究中。一篇发布在《International Journal of Molecular Sciences》（IF=4.9）的系统综述回顾现有文献以确定NAC在治疗RSV感染和空气污染中的分子作用机制[1]。 研究设计 研究者对Scopus、PubMed（Medline）和Cochrane数据库进行了系统的文献检索，检索数据库中1998年至2023年9月7日期间所有分析NAC在RSV感染或空气污染中的分子作用机制的原始研究。共检索出167项研究，去重后，根据摘要和标题排除了122项研究，阅读全文最后筛选出28项原始研究纳入系统综述。 研究结果 NAC可减少病毒进入 空气污染主要通过两种机制促进病毒进入： (1)损伤保护屏障（由于现有屏障受损或存在额外的运输通道）； (2)病毒吸附增加（由于细胞表面的变化促进病毒粘附，或RSV获得特殊毒力，从而促进其粘附到细胞表面或进入），但暂未发现关于RSV毒力增加的信息（图1）。 ①NAC可改善上皮屏障通透性 Smallcombe等人在人支气管上皮细胞和小鼠模型中证明，TiO2-NP通过破坏顶端连接复合物（AJC）和重塑细胞内细胞骨架肌动蛋白对AJC的锚定以增强RSV诱导的上皮屏障瓦解，使上皮变得“渗漏”，从而增强病毒感染。通过评估病毒降低滴度，NAC治疗减少了AJC分解，改善了上皮通透性，降低了RSV感染程度。 氧化应激在其中扮演着不容忽视的作用，研究发现共暴露于RSV和TiO2-NP后细胞内活性氧（ROS）水平迅速增加，并保持高水平长达36小时；Wen等人的研究证实暴露于TiO2-NP后过氧化氢酶（CAT）活性增加，ROS上调，许多细胞间隙和内皮层通透性增加，内皮钙黏蛋白（VE-cadherin）表达降低，而NAC的使用逆转了氧化应激和间隙的形成，表明其在氧化应激中发挥关键作用。 ②NAC可抑制血清细胞间粘附分子1（ICAM-1）表达 ICAM-1是一种存在于多种细胞表面的糖蛋白，包括上皮细胞和内皮细胞、淋巴细胞和单核细胞，RSV感染诱导人内皮细胞上ICAM-1表达呈时间和剂量依赖性过度增加。 Mata等研究表明，在RSV培养的原代正常人支气管上皮细胞（NHBEC）中，使用NAC预处理可消除ICAM-1表达增加现象；Modestou等人发现香烟烟雾提取物抑制干扰素-γ（IFN-γ）诱导的人器官支气管上皮细胞（hTBE）中ICAM-1的表达，但NAC和谷胱甘肽单乙基酯（GSH-MEE）能够减轻这种抑制作用。 除ICAM-1外，空气污染还可能诱导其他表面分子表达：TiO2-NP诱导内皮细胞中ICAM-1、血管细胞间黏附分子1（VCAM-1）、血小板内皮细胞黏附分子（PECAM-1）和选择素（E和P）的表达，以及它们在单核细胞上的配体包括早期[E-选择素配体（sLex）和P-选择素配体（PSGL-1）]和晚期粘附分子[ICAM-1配体（LFA-1）、VCAM-1配体（VLA-4）和PECAM-1配体（αVβ3）]的受体表达，而NAC可抑制表面受体的表达。 ③NAC可阻断表皮生长因子受体（EGFR）磷酸化 RSV进入细胞的另一种机制涉及EGFR的磷酸化和激活以及与EGFR相关信号因子的级联反应（PI3K、PKC、Cdc42、PAK1和N-Wasp）。RSV与细胞表面结合即激活EGFR的磷酸化及其下游信号级联，通过微胞饮作用引起肌动蛋白重排和内吞。NAC可阻断人支气管上皮细胞（HBECS）中EGFR的磷酸化，从而阻止病毒的内吞作用并减少感染。 NAC可抑制病毒载量增加 病毒载量增加可能源于宿主抗病毒反应降低、感染开始后RSV释放加速（通过促进从主要感染细胞释放）或由于RSV获得异常毒力（图2）。 ①NAC可恢复抗病毒反应 人T细胞和自然杀伤（NK）细胞具有产生IFN-γ的能力，IFN-γ与其受体结合，并通过磷酸化Stat1导致Janus激酶/信号转导和转录激活因子（JAK/STAT）通路激活，二聚磷酸化的Stat1随后易位到细胞核并激活抗病毒基因。香烟烟雾提取物（CSE）抑制Stat1的磷酸化，并抑制IFN-γ介导的RSV mRNA和RSV蛋白表达降低，而使用NAC或GSH-MEE可恢复IFN-γ的抗病毒作用。 ②NAC可抑制病毒释放 在暴露于CSE和RSV的hTBE细胞中观察到较高的病毒载量似乎与香烟烟雾可能阻止RSV诱导的caspase激活有关。在受CSE和RSV侵袭的细胞中，坏死比凋亡更明显，这导致病毒从感染细胞中释放出来，而不是凋亡。 一系列实验表明，使用NAC和醛脱氢酶能够部分逆转上皮细胞从凋亡到坏死的转变，这表明ROS和丙烯醛在这一复杂系统中发挥了重要作用。细胞模型显示，无香烟烟雾暴露的RSV也会产生ROS，并激活蛋白激酶/哺乳动物雷帕霉素靶点（AMPK-MTOR）信号通路，从而诱导自噬，促进病毒感染。敲除自噬基因（如beclin1）或用AMPK抑制剂（化合物C）或NAC治疗能够抑制RSV复制，但化合物C仅能阻断自噬依赖性RSV复制，NAC则具有抑制自噬依赖性和自噬非依赖性途径的能力。 Zhou等人的研究将细胞凋亡标志物的评估与临床角度相结合，在126例老年慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者中采用口服NAC、吸入硫酸特布他林和两者联合三种治疗方法。所有治疗方案均可降低Fas受体/凋亡抗原1（Fas/APO-1）和可溶性Fas（sFas）水平，改善氧化还原状态，即ROS降低、氧化应激指标丙二醛（MDA）降低，并伴有超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）升高，且两药合用效果最佳。 NAC可减轻过度的宿主反应 ①NAC可减轻过度的促炎反应 A． NAC可减少促炎趋化因子和细胞因子的产生 许多促炎趋化因子和细胞因子被认为与RSV感染和空气污染共同暴露后的强烈的免疫反应有关，具有广泛数据支持的包括白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-8（IL-8）、白细胞介素-17（IL-17）、肿瘤坏死因子（TNF-α）、单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）的作用，以及在激活后调节的正常T细胞表达和分泌（RANTES）（图3）。 Lei Chi等人的研究证实了NAC的抗炎作用：NAC处理后细胞上清液中mRNA表达和细胞因子浓度（TNF-α、IL-6、IL-1β和IL-18）均显著降低；Mata等人的研究也表明NAC抑制IL-6、IL-8和TNF-α的表达；在苯并[a]芘引起的急性肺损伤小鼠模型中，NAC预处理能够减轻炎症反应，降低TNF-α、IL-6、MCP-1、MIP-2（巨噬细胞炎症蛋白2，Cxcl2）基因的表达。 B．NAC可降低NF-κB刺激作用 Carpenter证明了NAC抑制RSV诱导的趋化因子表达的方式与TNF-α不同，提示氧化还原敏感的NF-κB通路参与了IL-8、MCP-1和RANTES的诱导。 当HBEC（BEAS-2B）、正常人支气管上皮（NHBE）和COPD人支气管上皮（DHBE）细胞暴露于PM2.5后，NF-κB靶细胞因子的结合活性和分泌均表现出剂量依赖性增加。长时间暴露于PM2.5会导致核因子-红细胞2p45相关因子2（NRF2）信号通路部分失活，破坏线粒体氧化还原稳态。NRF2/Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白1（KEAP-1）是抗氧化反应的关键调节因子，KEAP1释放NRF2导致其蛋白体降解，从而刺激包括血红素加氧酶1（HO1）基因在内的NRF2靶基因产生抗氧化作用。 Mata等人的研究描述了NAC作用诱导的抗氧化机制：感染RSV后第15天HO1表达下降，NAC预处理后HO1表达不仅恢复且升高。由于NRF2本身表现出复杂的时变反应，RSV感染后，总抗氧化状态（TAS）即细胞对氧化事件的反应能力下降，使用1mM NAC预处理恢复，使用10mM NAC预处理后增加。此外，NAC能够抑制NF-κB向细胞核的易位以及p38/丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）的磷酸化以调节NRF2的表达。 IL-8和RANTES的产生均受柴油尾气颗粒诱导，p38/MAPK磷酸化在HBECs中起关键作用，NAC预处理不仅降低了p38 MAPK磷酸化酪氨酸和苏氨酸的数量，也因此降低了IL-8和RANTES的浓度。MAPK信号通路包括三个信号通路：细胞外信号相关激酶（ERK）、Jun氨基末端激酶（JNK）和p38，它们将信号从细胞膜传递到细胞核，Wang等人使用细胞（HBECs）和动物（小鼠）模型进行的一项研究表明，在暴露于颗粒物之前使用NAC预处理可阻断ERK、JNK和p38的磷酸化。 C．NAC可阻止或减少氧化应激 氧化应激在RSV和空气污染的相互作用中起着至关重要的作用，NAC可有效阻止或减少氧化应激的危害。RSV感染HBECs模型（BEAS-2B）显示，RSV诱导ROS和MDA的产生，SOD活性和细胞内还原型谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽（GSH/GSSG）比值。NAC处理可抑制ROS和MDA的产生，提高SOD活性和GSH/GSSG比值，从而减弱RSV感染的病理效应。柴油尾气暴露的体外模型表明，NAC具有恢复细胞内GSH/GSSG比值、抵消脂质和蛋白质氧化、抑制氧化应激诱导的HO-1表达的能力。 在人体和动物模型中，颗粒物均可诱导ROS以剂量和时间依赖的方式产生，而NAC预处理能够阻断ROS的产生；缺氧-再氧化应激通过增加ROS的产生对人上皮细胞造成损伤，NAC可有效缓解该现象；此外，RSV感染会增加热休克70kDa蛋白6（HSPA6），而NAC可有效阻断HSPA6 mRNA和蛋白表达。 D．NAC可减轻病原相关分子模式（PAMP）激活带来的影响 toll样受体（TLRs）是膜结合的模式识别受体（PRRs），TLR3、TLR7、TLR8和TLR9识别特定的病毒基因组成分，并在病毒诱导的信号转导中发挥关键作用。Wang等人的研究证实了人肺上皮A549细胞中TLR3的激活与氧化应激之间存在相关性。 RSV感染细胞羟基自由基（·OH）和一氧化氮（NO）浓度升高，SOD总活性降低，NAC预处理可降低这些影响，并且·OH和NO水平均与RSV感染持续时间呈时间依赖性；在mRNA表达方面，RSV感染后TLR3和NF-κB上调，干扰素调节因子-3（IRF3）和超氧化物歧化酶1（SOD1）基因下调，NAC预处理可逆转mRNA和蛋白的表达模式，提示氧化应激可能在TLR3激活和炎症反应增强中起调节作用。 ②NAC可抑制过度的粘液分泌 RSV感染和空气污染（如香烟烟雾）可能增加粘液分泌，MUC5AC作为一种形成凝胶的粘蛋白，是人类粘液的主要成分之一，Mata等人的研究表明，NAC能够抑制粘蛋白基因MUC5AC的释放。 ③NAC可改善肺部结构异常 在慢性鼻窦炎或COPD等病理条件下，杯状细胞化生和MUC5AC表达增加，而香烟烟雾增强了病理反应，这主要是由EGFR通路介导的。Mata等人研究发现，感染RSV的NHBECs的纤毛阳性和β管蛋白阳性细胞数量下降，并伴有轴突基底体超微结构异常，而NAC能够以剂量依赖的方式抑制上调，恢复上皮功能；Lei Chi等人的研究也表明，在人HBECs（BEAS-2B细胞）中，NAC处理抑制了EGFR的磷酸化和MUC5AC的激活。 大鼠肺支气管肺泡灌洗（BAL）表现为高浓度环境颗粒引起的多形核白细胞内流，并伴有细支气管血管增厚、细支气管炎症和肺水肿等组织病理改变，NAC预处理逆转了多形核白细胞内流，动物无组织学变化。此外，NAC预处理可逆转小鼠肺部颗粒物诱导的PM沉积周围炎症细胞浸润，减少支气管肺泡灌洗液（BALF）中中性粒细胞和巨噬细胞数量，提高肺损伤评分。 ④NAC可减轻肺气肿 Cai等研究显示NAC可减轻吸烟致COPD大鼠晚期肺气肿，NAC处理大鼠的平均线性截距（MLI）和破坏指数（DI）均较低。重要的是，NAC降低了肺泡间隔细胞的凋亡指数（AI），逆转了血管内皮生长因子（VEGF）及其受体蛋白（VEGFR2）表达的下降，AI与VEGF水平呈负相关。苯并[a]芘引起的小鼠组织病理学改变包括气道壁增厚，MLI减少，DI增加，经NAC预处理后均有缓解，肺病理总评分均有改善。 另一种小鼠模型研究了臭氧诱导的COPD，并比较了NAC的预防和治疗作用，结果显示，暴露前给予NAC能够减少BAL和气道平滑肌（ASM）肿块中的巨噬细胞数量，而治疗性给药能够减少ASM肿块和凋亡细胞数量，但肺气肿不可逆。肺气肿的机制复杂，与基质金属蛋白酶（MMP）尤其是MMP-9和MMP-12相关，在颗粒物暴露模型中，NAC预处理后HBECs和BALF中MMP-9的表达和水平均降低。 ⑤NAC可减轻DNA损伤和衰老 氧化应激诱导DNA损伤，并可能引发细胞衰老（增殖停止），这已在RSV感染中得到证实。RSV感染后，ROS产生增加，DNA损伤和增殖阻滞标志物表达增加，而NAC可显著减少受损细胞核的数量，但其保护作用仅对新生DNA损伤灶有效，对先前存在的DNA损伤灶几乎无效。 各种空气污染物包括颗粒物（PM2.5、PM10）、NO或香烟烟雾对衰老和细胞衰老也有类似的影响，而氧化应激则是最合理的相互作用机制。Kang等人研究证实NAC预处理可逆转空气污染物对ROS生成和DNA断裂的影响，在防止DNA损伤和细胞衰老方面发挥保护作用。 NAC可降低气道高反应（AHR） 混合暴露于RSV和空气污染可导致RANTES、MCP-1和NGF水平升高，白血病抑制因子（LIF）水平降低，从而导致AHR，而上述研究证明了NAC在RSV暴露和空气污染暴露（分别为柴油排放和苯并芘）模型中降低RANTES和MCP-1水平的有效性，这可能进一步导致AHR降低或消失。 · 总结 · 本综述确定了NAC用于减轻RSV感染和空气污染影响的潜在分子机制，包括阻断病毒进入、降低病毒载量和过度的宿主反应（炎症反应增强、粘液分泌增加、AHR、DNA损伤和/或细胞衰老）等。未来应开展进一步研究以调查RSV感染期间NAC的作用，并重点关注NAC在最重要的六种空气污染物中发挥的分子机制。 参考文献 [1]Wrotek A, Badyda A, Jackowska T. Molecular Mechanisms of N-Acetylcysteine in RSV Infections and Air Pollution-Induced Alterations: A Scoping Review. Int J Mol Sci. 2024，25(11):6051.  提示：本材料仅供医疗卫生专业人士进行医学科学交流，不用于推广目的。

今年5月，安徽医科大学第一附属医院和云南农业大学合作，成功将经过基因改造的猪肝脏移植到了一位肝癌重症患者身上。 术后第七天，患者已能下地自由活动，没有发现超急性和急性排斥反应，凝血系统无障碍，肝功能已恢复正常。移植猪肝方面，每天有200ml左右金黄色胆汁分泌，CT和B超证实移植猪肝脏肝动脉、门静脉、肝静脉血流完全正常。 这是全球第五起活体异种器官移植，仅2024年便发生了其中的三起。 2022—2024年发生的5起活体异体器官移植 活体实验外，死亡人体相关的移植试验也在加速进行。今年3月，空军军医大学西京医院团队将多基因编辑猪的全肝与肾脏分别移植到了两位脑死亡人体内，术后均在一定时间内实现正常运转。昆明医科大学第一附属医院同样找到了云南农业大学，开展了一起从猪到脑死亡人体的肝肾联合异种移植实验，同样取得了不错的进展。 爆发的临床试验之下，器官移植似乎已经走到了技术迁跃的边缘。 01 如何补足超200万的器官移植缺？ 广义上的器官移植不局限于动物到人体的移植，还包括技术已经相对成熟的人到人体，即将有活力的供体器官通过手术转移至患者体内，以替代已经丧失功能的器官。 目前，我们的大部分器官已能实现移植，如心脏、肺、肝、肾脏、胰、小肠、皮肤等。此外，角膜和血管等组织的移植也已在临床中广泛应用。 不过，当下的器官移植产业远谈不上成熟。以最为常见的“换肾”为例，当双侧肾脏功能均丧失时，或是慢性肾功能不全发展至终末期，肾脏移植都是可行情况下的首选治疗方案。此外，相比腹膜、血液透析，肾移植在长期存活率、生存质量和治疗成本等方面均有明显优势。 但由于肾移植主要是通过配型的方法来进行，匮乏的肾源与不成功的配型下，很多患者直到病逝也未能等到治疗机会。 参考国际器官捐献与移植注册数据，2020年底有超过34.54万名患者仍在等待器官移植，仅在公布数据的那一年，等候名单中便有23103名患者，因未等到肾源遗憾去世。 还有一组数据能够更为直接地阐述现状：全球有逾266万名接受透析治疗的终末期肾病患者，仅有5.65%患者能够获得肾脏移植。 应对这一挑战，全球各地都在推动产业相关法律法规的完善，建立更加透明、公正的器官捐献移植体系，通过理顺关系、明晰法律、加速传播等树立公众对于器官移植的正常认知，进而鼓励更多人群参与到器官的传递中。 譬如，西班牙、法国等每百万人口器官捐献率排名靠前的国家推行的是“默认同意”，即生前未明确表示拒绝捐献者均被推定为器官捐献者；美国大部分州采用了领取驾照时登记捐献器官意愿的制度。 而在国内，国务院发布的《人体器官捐献和移植条例》于今年5月1日正式施行，进一步对于器官移植行业进行规范。相比2007年施行的《人体器官移植条例》，新条例增加“捐献”二字，凸显器官捐献的重要性，强化了对器官捐献的激励与引导。 与此同时，器官移植产业也在不断进化，尽可能提高离体器官的存活率。 目前，主流的肝脏保存、转运的机械灌注分为常温灌注与低温灌注两种技术路径，可服务于不同的供体和治疗场景。 肝脏常温机械灌注（NMP）的灌注温度维持在35-38℃，器官处于生理代谢状态，耗氧量大，灌注需使用氧合的血液制品。优势在于可以通过胆汁生成和乳酸清除率来评估肝脏质量，作为平台未来有治疗递送的应用空间；缺点在于短暂灌注中止也会造成肝脏二次缺血、血制品相关风险、操作复杂、灌注成本高。 肝脏低温机械灌注（HMP）的灌注温度维持在0-12℃，低温状态下肝脏代谢受抑制。优势在于低温下肝脏对缺血的耐受度更高，缺血造成的术后胆道并发症率降低，且短暂的技术故障不会导致器官热缺血损伤、造成功能丢失；缺点在于低温下肝脏功能评估指标较NMP少。 在全球已实现商业化的肝脏机械灌注设备中，Transmedics与OrganOx两家企业均应用NMP技术，XVIVO则采用可调温灌注系统。国内的健耕医疗、奇点医疗、莱普晟的机械灌注均采用HMP技术。 其中，健耕医疗的 LifePort肾脏灌注运转箱被近 40 个国家和地区、数百家 OPO 或移植中心使用。美国 57 家 OPO 中的 54 家使用 LifePort的产品进行供肾机械灌注，市场占有率第一。 健耕医疗LifePort产品体系 奇点医疗则是与中山一院实现深度合作，推出了“无缺血肝脏灌注系统”，实现为离体器官供血供氧，在不中断血流情况下维持肝脏正常生理功能，颠覆了传统器官冰鲜保存方式，极大程度上避免了供体器官缺血再灌注损伤，显著改善移植预后，将器官移植推向了“热移植时代”。 此外，该企业还将技术突破直指肾源，推出“器官拯救者”设备。该设备可利用既往手段无法实施捐献的器官——心死亡器官捐献，有望增加50%以上的器官来源，缓解器官短缺问题。 02 异种移植，器官移植的终极路径？ 尽管围绕离体器官存活率展开的各种创新有效提高了移植患者的五年生存率，亦在一定程度上扩展了可用活体器官的供应量。但要补足移植患者庞大的需求缺口，异种器官移植才是解决问题的根本之道。 在非人灵长类动物模型的临床前研究中，肾脏和心脏被认为是最适合进行异种移植的器官。经CRISPR修饰该猪的基因组以敲除抗原编码基因，并加入人类基因并清除猪病毒，该猪肾在试验猴体内最终存活了758天。 心脏方面，原位移植（移除受体心脏）的最长存活时间为264天，异位心脏移植（不移除受体本身的心脏）的最长存活时间纪录则达到了近1000天。 不过，无论是上述提到的5例活体异种器官移植手术中，还是人体到人体完成的移植器官，患者的术后生存率都还不尽如人意。 除去尚未披露治疗结果的安徽医科大学第一附属医院完成的异种肝移植手术，其余活体异种器官移植手术的患者最长存活时间仅为61天。USRDS 2021年度报告中阐述的同种移植手术数据显示，公民逝世后器官捐献/活体捐献的肾移植后十年生存率为49.5%/65.5%，同样存在极大的提升空间。 感染是肾移植术后早期死亡最常见的原因，与术后免疫抑制过度、营养不良及术后并发症等有关。以免疫抑制过度为例，对于已经完成肾移植的患者，免疫抑制不足可能导致排斥反应，造成移植物结构损伤、移植物功能丢失、再移植困难；免疫抑制过度又会增加发生感染和肿瘤的风险。 此外，常用的免疫抑制剂（如环孢素、他克莫司、咪唑立宾等）治疗效果稳定，但有不良反应多，治疗方案局限等缺点。此外，生物免疫抑制剂价格昂贵，巨大的药物治疗费用也在一定程度上阻碍了手术患者的康复进展。 因此，长期、持续地关怀与照护对于此类患者非常重要，医生需要对于患者的免疫状态、移植器官状态进行持续监测和调整，尽早发现问题并干预处理。另一方面，行业也需积极探索新型免疫抑制剂，在疗效与卫生经济学方面找到新的平衡点。 潜在的新型免疫抑制剂盘点 相较之下，异种移植排斥反应相关的基因约有30个，排斥反应更为复杂、更难克服，同时由于免疫抑制措施比同种移植更强，反过来对人体免疫系统的影响也更大，更容易导致固有免疫系统被破坏而发生感染，可能会引发严重并发症。 在全球头两例异种器官移植案例中，Revivicor公司对供体猪实施了10项基因编辑操作，剔除了三个会引发人类快速抗体介导排斥反应的基因，还将六个与人类心脏免疫排斥相关的基因——CD46、CD55、血栓调节蛋白、内皮细胞蛋白C受体、CD47和血红素加氧酶-1（HO-1）植入猪的基因组中，尽可能降低排斥反应的发生概率。 基因编辑大牛George Church创立的eGenesis为全球第三例活人异种移植手术培育了转基因猪。这些猪经过了69项基因组编辑，敲除与猪细胞表面糖抗原合成相关的3个基因，转入7个与排斥反应调节相关的人类基因，以便帮助猪细胞躲过人体免疫系统的盘查。同时，该公司还灭活了供体猪中的猪内源性逆转录病毒，以降低人类感染的风险。 但从结果来看，各个公司在基因编辑上的努力并未完全解决问题，异种移植排斥反应依然是阻碍异体器官移植的终极难关。 面对这一挑战，新西兰的NZeno，德国的Xtransplant，国内的中科奥格、盖兰德生物等初创企业也在积极入局，进行异种移植供体猪的培养，并已取得了非凡的成果。具体而言，他们以基因编辑技术构建低免疫原性供体猪，开发可供移植的猪红细胞、皮肤、肾脏等组织器官治疗技术，同时拓展基因编辑供体猪在生物材料再生医学的应用，推动中国异体器官移植产业的发展。 03 写在最后 作为医学界的三大奇迹之一，器官移植最为完整地实现了人类生命高质量延续的梦想。只是，延续并非现代医学的最终目的，数以万计的研究者、医生、患者参与其中，便是为了让未来经历移植的患者，实现真正意义上的重生。 实现这样一个突破必然会经历无数次的失败，但每一次失败均有其意义所在。正如全球首例猪心脏移植手术患者David Bennett的家人所说： “我们对每一个创新时刻、每一个疯狂的梦想、每一个不眠之夜心存感激，感谢所有为这项历史性的手术付出努力的人，我们希望这个故事可以成为希望的开始，而不是结束。” 走在器官移植技术迁跃的边缘，我们或许即将见证希望本身。 *封面图片来源：123rf 如果您认同文章中的观点、信息，或想进一步讨论，请与我们联系；也可加入动脉网行业社群，结交更多志同道合的好友。 近 期 推 荐 声明：动脉网所刊载内容之知识产权为动脉网及相关权利人专属所有或持有。未经许可，禁止进行转载、摘编、复制及建立镜像等任何使用。 动脉网，未来医疗服务平台

近期，英汐智能的研究人员回顾了对 MAT2A 靶点的最新研究进展，重点关注其在 TME 中代谢依赖和基因表达调节中的作用，进一步概述了 MAT2A 抑制剂的当前状况。 1. MAT2A 细胞转录和代谢调节功能 MAT2A 催化 MET（蛋氨酸） 和腺苷合成S -腺苷甲硫氨酸 (SAM)，这是蛋氨酸循环中的限速步骤（图 1）。因此，MAT2A 控制 MET 和 SAM 的细胞水平，这两个细胞代谢和稳态的关键效应器。MET 是一种从食物、肠道微生物和自噬中获得的必需氨基酸，它在蛋氨酸循环中被分解代谢和回收。MET 主要作为生长和发育所需的蛋白质合成的引发分子。相反，SAM 是通过甲基化对 DNA、RNA、蛋白质和代谢物进行通用翻译后修饰的主要甲基供体。MET 代谢以及 MET 和 SAM 的细胞平衡受到从 MET 循环中间体延伸出来的多种途径的复杂调节（图 1）。例如，从 SAM 生产多胺时会产生副产物甲硫腺苷 (MTA)。在 MET 回收途径中，MTA 通过 MTAP 以回收 MET，也称为 MTA 循环。相比之下，转硫途径（在此过程中 MET 的硫转移至丝氨酸以生成半胱氨酸和谷胱甘肽）对于控制细胞氧化还原平衡至关重要。此外，通过叶酸循环，MET 平衡还与一碳 (1C) 代谢相关，将 1C 单位整合到一系列重要的细胞过程中，包括嘌呤和嘧啶的生物合成，从而提供了细胞增殖。因此，MAT2A 催化活性的微妙调节对于维持细胞稳态至关重要。 图1. 蛋氨酸（MET）和一碳代谢循环 2. MAT2A 本身的致癌特性 通过控制通用甲基供体 SAM 和 MET 代谢物库的水平，MAT2A 在致癌的转录和代谢谱中发挥着关键作用。MAT2A 的失调不仅会导致异常的翻译后甲基化模式，从而影响基因表达和基因组稳定性，还会扰乱 MET 代谢，从而导致代谢变化，从而驱动恶性转化。 最早报道的 MAT2A 诱导增殖优势的联系之一是在肝癌中发现的，其中从肝脏特异性 MAT1A 到肝外 MAT2A 表达的转变以及 SAM:SAH 比率和 DNA 甲基化谱的变化被确定为驱动癌细胞生长。多组学分析发现，MAT2A 介导的 MTA 和 SAM 水平升高与肝细胞癌 (HCC) 中的 T 细胞功能障碍和耗竭密切相关。作者表明，MAT2A 缺失可抑制小鼠的 T 细胞功能障碍和 HCC 生长，证明通过 MAT2A 抑制重新编程肿瘤 MET 代谢是改善 HCC 免疫力的一种可能的治疗策略（图 2）。 在白血病和结直肠癌细胞中证实了 MAT2A 驱动的过度增殖。在结直肠癌中，多胺生物合成的增加被证明可以反式激活MAT2A表达并促进肿瘤生长。 在胃癌中，MAT2A 水平升高导致 MET 循环活性增加，通过 RIP1 启动子区域的表观遗传修饰调节肿瘤相关巨噬细胞 (TAM) 的表型。MAT2A 介导的 RIP1 启动子的 H3K4me3 修饰诱导促肿瘤 M2 TAM 极化，从而促进肿瘤进展。在宫颈癌中，MAT2A 介导的 AMPK 介导的程序性细胞死亡蛋白 6 (PDCD6) 的稳定性促进了葡萄糖剥夺下的肿瘤发生。高水平的 MAT2A 表达与乳腺癌的较差生存率相关，并且 MAT2A 细胞质定位的增加与侵袭性增加相关。MAT2A 还被发现驱动表观遗传调节，导致侵袭性高级别神经胶质瘤的 MET 代谢依赖性和白血病的致病性转化。此外，还发现肿瘤起始细胞在 MAT2A 表达和酶活性上调的驱动下具有高度升高的 MET 循环活性。 相比之下，MAT2A 表达在肾细胞癌 (RCC) 细胞系和肿瘤中下调，并且 MAT2A 在 RCC 中充当肿瘤抑制因子。这一观察结果可归因于 RCC 亚型高度不同的代谢特征以及 RCC 中 MAT2A 和血红素加氧酶 1 (HO-1) 基因表达的负相关性。HO-1 在肾细胞癌患者中通常过度表达，并促进肾癌细胞的存活。鉴于 MAT2A 可以抑制HO1表达，RCC 细胞对 HO-1 的依赖性可能超过高 MAT2A 水平的促生存刺激，从而促进其他肿瘤类型的癌变。这些观察结果表明靶向 MAT2A 可以对抗癌细胞的转录和代谢依赖。 3. MAT2A 和 MTAP 缺陷的合成致死 MTAP 在 MET 回收途径中催化 MTA 转化为 MET（图 1）。 MTAP位于染色体基因座 9p21.3 上，该基因座还包含多个重要的肿瘤抑制基因，包括CDKN2A （p16.INK4a 和 p14.ARF）和CDKN2B （p15.INK4B），编码两种共同激活 p53 的细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂信号传导并负调节细胞周期进程。CDKN2A 是继 p53 之后第二个最常见的癌症失活基因，9p21.3 的缺失突变与许多癌症的不良预后相关。鉴于 MTAP 序列与CDKN2A基因座非常接近，约 15% 的实体瘤中观察到MTAP缺失，其患病率范围为胶质母细胞瘤中的 58%、胰腺癌中的 40% 和成人 T 细胞白血病中的 14%，在结直肠癌中为 2%。  图2 .在甲硫腺苷磷酸化酶 (MTAP) 缺陷的细胞中抑制MAT2A会产生一种合成致死效应 在几个独立的筛选中发现，MTAP 功能的丧失与 MAT2A 抑制具有合成致死，合成致死的原因集中在 MTAP 缺陷细胞对精氨酸甲基转移酶 5 (PRMT5) 的依赖性。PRMT5 使用 SAM 作为甲基供体，将包括组蛋白在内的一系列蛋白质中的精氨酸残基甲基化，从而调节染色质可及性和基因表达。PRMT5 活性和表达增加会促进肿瘤发生，并与不良生存结果相关。重要的是，PRMT5 活性受甲基代谢物池调节：MTA（由 MTAP 回收）和 SAM（由 MET 的 MAT2A 产生）竞争性地结合到 PRMT5 的底物结合口袋，尽管具有不同的亲和力，并且，同时SAM 是 PRMT5 辅助因子，激活 PRMT5 酶活性，MTA 抑制 PRMT5。在 MTAP 缺陷的肿瘤中，细胞内 MTA 与 SAM 竞争结合 PRMT5，从而抑制 PRMT5 活性。为了维持生存，MTAP 缺失的癌细胞依靠 MAT2A 提供 SAM 来维持 PRMT5 的持续功能。因此，MTAP 缺陷细胞容易受到 MAT2A 抑制引起的 SAM 水平降低的影响，从而在 MTAP 缺失与 MAT2A 和 PRMT5 功能之间产生综合致死性。MTAP 缺陷细胞中 MTA 的瘤内积累，加上 MAT2A 生成的 SAM 的丧失，消除了 PRMT5 活性，进而扰乱剪接，抑制 DNA 修复，并导致有丝分裂缺陷和基因组不稳定。这种合成致死效应激发了 MAT2A 和 PRMT5 抑制剂的临床开发，几种新化合物正处于治疗 MTAP 缺陷癌症的临床测试的不同阶段。 4. MAT2A 抑制剂研发进展 哺乳动物细胞表达三种 MAT 基因。MAT1A 和 MAT2A 是具有催化和调节作用的基因同源物，而 MAT2B 与 MAT1A 和 MAT2A 仅具有 7% 的氨基酸序列同一性，并稳定 MAT2A 以实现有效催化。MAT1A 主要在肝脏中表达，在肝脏代谢膳食 MET 中发挥着至关重要的作用；相比之下，MAT2A和MAT2B主要在肝外组织中表达，而MAT2A在肝脏中的表达仅限于胎儿肝脏或肝损伤或恶变后。活性 MAT2A 是一种功能性同二聚体，具有两个对称的活性位点，形成催化 SAM 形成的界面，催化需要二聚化。MAT2B 通过距活性位点约 20 Å 的 C 末端与 MAT2A 二聚体结合，形成化学计量比为：MAT2A:MAT2B= 2:1。 第一代 MAT2A 抑制剂是竞争性 MET 底物类似物，其治疗开发的效力和特异性均低于标准水平。 虽然随着 FIDAS 药物（二苯乙烯衍生物）的开发，MAT2A 抑制效力可以提高至低微摩尔浓度，但它们对 MAT2A 的选择性仍然很差。第一个 MAT2A 变构小分子抑制剂PF-9366于 2017 年报道。PF-9366 与 MAT2B 竞争 MAT2A 结合，虽然它能有效抑制细胞 SAM 的产生，但还驱动MAT2A基因和蛋白质表达的适应性上调，以补偿 MAT2A 功能抑制，因此无法抑制细胞增殖。 表 1. MAT2A 抑制剂概况 2021年，一系列吡唑-嘧啶衍生物被报道为有效的MAT2A抑制剂，占据酶的变构袋，从而抑制SAM从其活性位点释放。其中一种化合物AG-270 (S095033)显示出优异的效力和良好的药物样特性，并使 MTAP-null 癌细胞对紫杉烷类药物（通常用于治疗晚期或转移性疾病的抗肿瘤药物）敏感。此外， AG-270抑制 MAT2A 会诱导 DNA 损伤并降低 MTAP 缺陷细胞中的 DNA 修复活性，表明 MAT2A 抑制可提高针对 DNA 损伤反应的癌症药物的功效。 AG-270已进入针对 MTAP 缺失的晚期实体瘤或淋巴瘤的 I 期临床试验（NCT03435250），但该试验于 2023 年 10 月终止，可能是因为 AG-270 通过抑制 UGT1A1 增加胆红素，限制了剂量的进一步增加，这种脱靶副作用随后在SCR-7952中被消除。  另一项 I/II 期临床试验 (NCT04794699) 正在评估 MAT2A 抑制剂 IDE-397 （GSK-4362676 或 GSK-676）在对标准治疗无反应或对标准治疗无反应的晚期 MTAP 缺失实体瘤中的作用。 IDE-397治疗使一名膀胱癌患者完全缓解，另一名非小细胞肺癌 (NSCLC) 患者的肿瘤缩小了 33%（数据未发表）。该试验正在进行中，预计试验完成后将对试验结果进行同行评审评估。 IDE397和 PRMT5 抑制剂 AMG193正在晚期 MTAP 缺陷肿瘤患者中进行 I/II 期评估 (NCT05975073)。AMG193 是第二代协同 PRMT5 抑制剂，针对 MTAP 缺失肿瘤中普遍存在的 MTA 结合酶。第一代PRMT5抑制剂具有SAM竞争性，并且由于靶向毒性而具有非常窄的治疗窗，这限制了它们的发展。 基于结构的药物设计已经产生了AGI-41998和AGI-43192作为 MAT2A 抑制剂，分别具有良好的脑渗透性和有效性。使用基于片段的设计优化 MAT2A 抑制剂的核心结构和取代基产生的 AZ-28作为一种有前途的新型口服生物可利用的 MAT2A 抑制剂。尽管化合物AZ-28在 HCT116 MTAP 缺陷肿瘤的小鼠异种移植模型中表现出优异的体外效力，并导致肿瘤完全停滞，但其体内功效受到高清除率的限制需要高剂量皮下给药。 正在开发的两种新颖有前景的 MAT2A 抑制剂是化合物 28 以及 INS化合物 8。该设计与PF9366 、 AG-270和AZ-28形成对比，其共晶结构表明两个对称定位的抑制剂分子占据位于 MAT2A 二聚体表面的变构袋。因此，INS化合物8是第一个用单分子占据MAT2A变构袋、抑制MAT2B结合的MAT2A抑制剂。与之前的 MAT2A 抑制剂相比，这可以显著增强 INS化合物 8的亲和力并降低有效剂量。 5. MAT2A 对衰老和肌肉萎缩的影响 鉴于 MAT2A 信号传导因其在衰老和肌肉萎缩中的作用而受到重视，MAT2A 抑制策略也可能有利于非致癌疾病适应症。Kitada 及其同事的简明总结讨论了多项临床前研究，其中减少 MET 摄入量、药理学 MAT2A 抑制和 MAT2A 信号传导缺陷延长了酵母、果蝇、蠕虫、小鼠和大鼠的寿命。在这些临床前研究中，MET 限制通过诱导自噬、硫酸氢产生和自由基抑制来减少氧化应激，部分延长了寿命和代谢健康。相比之下，增加 MET 摄入量也与高同型半胱氨酸血症、体重减轻和胆固醇水平升高有关，这表明需要在“黄金”的摄入范围内才能实现其有益效果。 最近，Rajabian 及其同事进行的一项具有里程碑意义的研究发现，MAT2A 抑制可以恢复新陈代谢并改善衰老的骨骼肌功能。尽管 MET 分解代谢与衰老相关的肌肉病理学之间的联系是已知的，但将 MET 分解代谢与成肌细胞中这些很大程度上由代谢驱动的变化联系起来的直接生物学机制仅被部分了解。报道称，MAT2A 活性增加会产生高水平的铵，从而加剧成肌细胞衰老标志物。老化的成肌细胞在急性损伤后表现出胰岛素敏感性、葡萄糖摄取和肌肉再生降低。MAT2A 抑制通过增加 Akt2 信号传导、丙酮酸激酶活性和糖酵解来逆转这种恶化，从而提高早衰小鼠模型的肌肉力量。因此，老年人类和小鼠衰老成肌细胞依赖 MET 作为替代能源，这使得 MAT2A 抑制成为逆转这种年龄诱导的代谢转变的有利策略。这项研究的局限性是使用 FIDAS 来抑制 MAT2A，MAT2A 也可能针对其他与生长相关的细胞途径（c-Myc、CyclinD1 等）。使用靶向 MAT2A 特异性抑制剂（表 1 ）转化这些发现，并将这些研究扩展到非人类灵长类动物，为人体测试提供依据，将是该研究领域下一步的重要步骤。 6. 总结 总而言之，MAT2A 是一个有前途的药物靶点，可以立即改善 MTAP 缺陷肿瘤的生存结果。随着对生物标志物和 MTAP 抑制剂的持续研究，MAT2A 抑制也可以作为一种治疗策略来探索，以对抗 MTAP 熟练细胞中的 MET 代谢依赖。此外，它也可能成为一种延长健康寿命的抗衰老疗法。 参考:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359644624003143#b0175 声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！ 长按关注本公众号  粉丝群/投稿/授权/广告等 请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓