MMP13

关注并星标CPHI制药在线       皮肤是机体最大的器官，具有屏障、吸收、感觉、体温调节、代谢、免疫等多种生理功能。大面积皮肤烧伤、皮肤良恶性肿瘤、皮肤色素性疾病等引起的皮肤损伤严重影响患者健康。其中，皮肤烧伤不仅破坏皮肤的屏障功能，还改变皮肤的痛觉、温觉、触觉等。研制含皮肤附属器的功能性组织工程全层皮肤是解决大面积皮损的有效途径，具有重要的研究价值。近年来，随着组织工程学的飞速发展，发现间充质干细胞（MSCs）是构建全层皮肤的理想种子细胞，在治疗皮肤创伤方面展现了良好的应用前景。       1、皮肤愈合的过程和机制       皮肤损伤修复需要经过皮肤细胞严密的编排、整合及分化、迁移、增殖和凋亡过程，才能实现皮肤多层结构的再生。皮肤损伤的修复可以概括为以下 4 个时期：①血液凝固期：损伤初期血小板和凝血因子被激活，启动内、外源性凝血途径实现凝血；②炎症反应期：中性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞增多，通过吞噬异物和调节炎症因子的释放调控炎症反应；③细胞增殖期：包括通过成纤维细胞增殖介导肉芽组织形成、通过角质细胞介导再上皮化和通过内皮细胞增殖介导血管生成等过程；④组织重塑期：随着细胞外基质（extracellular matrix，ECM）的分泌和肉芽组织的增生，成纤维细胞分裂合成大量胶原纤维，新生血管增多。后期在基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPs）作用下，降解 ECM，胶原蛋白发生新陈代谢，最终导致瘢痕的形成。       2、MSCs促进创伤愈合、抑制瘢痕形成机制       ①免疫调节作用。在组织损伤发生后，伤口处炎症环境会直接刺激MSCs发挥其特有的免疫调节作用，包括增强环氧合酶2的活性，上调前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）等。在PGE2的影响作用下，T 细胞和巨噬细胞开始重新编程并开始表达高浓度的IL-10，而研究发现IL-10 对无瘢痕修复必不可少，其过量表达能明显抑制瘢痕的形成。MSCs 抑制中性粒细胞侵入到伤口处，以防止嗜中性粒细胞释放的活性氧（reactive oxygen species，ROS），进一步引起机体组织氧化损伤；IL-10 也可通过直接下调巨噬细胞和T细胞中TGF-β1 的表达、重新编码成纤维细胞、上调基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）的表达、下调胶原的表达促进细胞外基质的重塑以达到抗纤维化的目的。此外，IL-10 还能通过减少促炎因子IL-6 及IL-8 的表达来达到抑制胶原过度沉积。       ②分泌一氧化氮中和活性氧。MSCs 可以促进氧化氮合酶的产生，通过改变 ROS/RNS 的平衡来有效地抑制纤维化组织的形成。在创伤开始的炎症期，中性粒细胞分泌胶原过度沉积的增强剂如超氧化物、过氧化氢以及烷基过氧化物等大量的ROS。ROS的主要作用是对膜磷脂产生氧化作用以及通过对TGF-β1的诱导而促进纤维化的发生。MSCs可促使ROS 转变为活性氮分子（reactive nitrogen species，RNS），如过氧硝酸盐等，减缓对DNA和膜磷脂的损伤，从而抑制纤维化的发生。       ③分泌具有抗纤维化生长因子。研究表明，MSCs可分泌各种细胞因子和生长因子，一些因子具有抗纤维化的作用，如肝细胞 生长因子（hepatocyte growth factor，HGF）、IL-10 以及肾上腺髓质素等。HGF 在减轻纤维化以及抑制皮肤瘢痕形成的机制主要包括：一是对成纤维细胞功能的调节，在HGF的存在情况下，HGF 受体通过绑定中和TGF-β/Smad 信号通路的下游信号级联反应，抑制SMAD3 蛋白的促炎基因的转录因子作用，成纤维细胞下调 TGF-β1、Ⅰ型和Ⅲ型胶原的表达，还可以刺激成纤维细胞 MMP 家族 MMP-1、MMP-3及MMP-13 表达的上调，促使ECM发生逆转。二是HGF通过促进角化细胞的迁移增殖，并上调血管内皮 生长因子A（vascular endothelial growth factor-A，VEGF-A）的表达，促使创伤处生成高质量的并且血运丰富的肉芽组织，促进伤口的上皮化的形成。三是HGF可抑制各种来源的肌成纤维细胞的分化，HGF可以抑制创伤处的成纤维细胞向肌成纤维细胞分化。       ④调节皮肤成纤维细胞的数量及功能。MSCs可作用于损伤处的成纤维细胞来调控细胞外基质的产生，使损伤皮肤的修复更接近于正常皮肤。在创伤修复过程中，皮肤恢复其完整性必须要有成纤维细胞的参与，但是这些成纤维细胞会产生过多的 ECM，从而导致瘢痕的产生。在创伤处的MSCs 通过分泌的生物活性分子包括HGF、PGE2 等可以抑制血管内皮细胞 EMT，也可以抑制肌成纤维细胞的分化。另外，在修复过程中，MSCs 还可通过旁分泌分泌生物活性因子促进成纤维细胞的功能。       ⑤促进组织的血管再生及血管稳定。创伤修复过程中的炎症阶段、上皮形成期、成熟期等都必须依靠新生的毛细血管和结缔组织即肉芽组织的增殖和修补来完成，在增殖阶段，血管再生可为肉芽组织形成提供营养。在血管系统重塑的过程中，除巨噬细胞及成纤维细胞外，MSCs也会分泌促进血管化的细胞因子包括成纤维细胞生长因子、VEGF-A等，促进微血管内皮细胞的增殖、迁移以及分化。另外，MSCs 还可通过旁分泌（如分泌肾上腺髓质素等）来促进血管的稳定保护脉管系统。       ⑥可分化为各种皮肤细胞。MSCs都具有典型的成骨、成脂及成软骨的分化能力，这也类似于在创伤部位各种来源的成纤维细胞向肌成纤维细胞转化一样，是一个表型的转化。研究表明，MSCs 可分化为各种皮肤细胞，包括表皮细胞、角化细胞、小血管内皮细胞等，直接参与到表皮和真皮结构再生过程，达到促进皮肤创伤愈合的目的。       3、提高MSCs修复皮肤损伤效率的有效途径       目前应用MSCs促进皮肤损伤修复的方法主要是局部注射和静脉注射。局部注射一般是将MSCs注射至创面的周围，但由于注射的面积和深度难以控制，并不能让MSCs直接、均匀地分布在创面上。静脉注射则不能保证所有MSCs都参与皮肤修复，且MSCs分泌的外泌体在体内很快会被清除，难以维持较高浓度状态，需多次给药。此外，注射的方法还会对皮肤造成二次伤害，给治疗带来一定的困难。这些问题使得间充质干细胞的最终治疗潜力受到限制，达不到其应有的修复效果。因此，人们也对如何提高 MSCs 的修复效率做了许多探索，取得了较为丰富的研究进展。       ①生物支架。生物支架具有良好的生物相容性和生物降解性，可将干细胞输送到伤口处。常见的用于促进皮肤损伤修复药物递送的生物支架材料分为天然支架和合成支架。天然支架的材料成分包括透明质酸、壳聚糖、胶原蛋白、海藻酸盐等，合成支架材料成分包括聚乙二醇、聚乳酸-羟基乙酸等。目前，对于皮肤损伤应用最多的支架形式为水凝胶支架，它可以使外泌体在皮肤局部应用后浓度更加稳定，以延迟外泌体的释放并增强其伤口愈合能力。水凝胶是一种稳定的亲水性网络结构，通过物理、化学和生物酶法交联而成，具有良好的生物相容性、可降解性和保水性等，已被证实是最友好、经济并容易获得的材料，在临床医学中显现出极大的应用潜力。水凝胶负载间充质干细胞来源的外泌体（MSC-EXOs）既可解决静脉注射法造成的外泌体在体内被快速清除的问题，又可以将含有外泌体的水凝胶直接放置于目标部位或其附近，能够保证外泌体的作用剂量更加集中，同时发挥外泌体和水凝胶促进伤口修复的作用。       ②预处理。通过某些预处理可以改善 MSCs 的生化和生物物理特性，从而增强其修复功能。研究发现内皮细胞培养基预处理的脂肪MSCs 在体外和糖尿病小鼠创伤模型中均显示出血管生成能力、增殖能力和向内皮分化能力的增强。MSCs 还可以经过一些化学物质的预处理提高修复皮肤损伤的能力。如使用卵磷脂乳化的鸸鹋油和丁基羟基甲苯处理脂肪 MSCs，显著提高了其再生潜力。此外，也有人尝试用生物玻璃材料激活尿液来源的MSCs，通过刺激 MSCs 与受体细胞之间以及成纤维细胞与内皮细胞之间的旁分泌效应来提高小鼠皮肤的愈合能力。       ③低氧环境。研究表明，缺氧可以提高 MSCs 的皮肤创伤愈合能力。在小鼠伤口愈合模型中植入人羊膜MSCs，发现与正常条件下培养的 MSCs 相比，缺氧条件下培养的 MSCs 具有更高的生存能力和增殖能力，并增加了血管内皮 生长因子的表达。这些MSCs 还提高了人真皮成纤维细胞的活力和迁移率，增加了细胞外基质的表达，加速了伤口愈合。此外有研究人员发现低氧环境下，小鼠的骨髓 MSCs在体外分泌了更多的碱性纤维母细胞生长因子、血管内皮 生长因子 A 和白细胞介素-6。在体内实验也发现移植的骨髓 MSCs 在低氧环境下能使皮肤伤口收缩明显加快，体内细胞增殖、新生血管形成速度明显提升。       ④基因重组。对 MSCs 进行基因重组，将 MSCs 既用作种子细胞又用作将目的基因传递到伤口部位的载体，也是一种很有前景的治疗皮肤损伤的手段。有研究针对 MSCs 进行基因改造，通过改变其活性来增强其修复皮肤损伤的能力。例如，过表达转化生长因子-β3的骨髓 MSCs 不仅改善了家兔耳部伤口愈合过程，而且减少了瘢痕组织的形成。研究人员使用重组慢病毒载体修饰人羊膜 MSCs 过表达白细胞介素-10，发现其在加速小鼠伤口愈合、促进血管生成、调节炎症、调节 ECM 重构、促进创面愈合和提高愈合质量方面等方面明显强于未修饰的 MSCs。       ⑤细胞膜片技术。细胞膜片是一种无支架的细胞密集组织。由于细胞密度是提高细胞移植治疗效果的重要因素之一，与单细胞片相比，移植构建的分层细胞片可以更好地促进组织功能的恢复和组织再生。研究报道，以血卟啉包合聚酮膜为材料，将骨髓MSCs 接种到膜上后敷在小鼠伤口上，这种三层细胞片移植和堆叠的方法促进了小鼠创面血管生成和皮肤再生，增强了受损皮肤组织的修复。       尽管 MSCs 的应用无法复制胚胎式的创伤修复，而使成人的创伤修复达到无瘢痕的完美修复，但它仍然可存在巨大的治疗潜能。在皮肤创面修复愈合过程中，通过抑制皮肤瘢痕的形成达到提高创面愈合质量已成为当前皮肤再生修复研究的新目标，此时，MSCs 巨大的治疗潜能则成为抑制皮肤瘢痕形成的新策略，为创面修复提供一种新的视角和治疗手段。       参考资料       [1]张立,王强.间充质干细胞在皮肤损伤修复中的作用研究[J].中国临床医学,2015,22(04):571-574.   [2]武艳,张哲,杨岚等.间充质干细胞在创伤愈合过程中抑制瘢痕形成的作用机制[J].中国医药导报,2016,13(09):47-50.       [3]程延思危,宋关斌.间充质干细胞与皮肤的损伤修复[J].生物医学工程学杂志,2021,38(02):387-392.       作者简介：小泥沙，食品科技工作者，食品科学硕士，现就职于国内某大型药物研发公司，从事营养食品的开发与研究。【智药研习社近期课程预告】来源：CPHI制药在线声明：本文仅代表作者观点，并不代表制药在线立场。本网站内容仅出于传递更多信息之目的。如需转载，请务必注明文章来源和作者。投稿邮箱：Kelly.Xiao@imsinoexpo.com▼更多制药资讯，请关注CPHI制药在线▼点击阅读原文，进入智药研习社~

关注并星标CPHI制药在线放射性药品是指用于临床诊断或者治疗的放射性核素制剂或者其标记化合物。正电子发射断层扫描 （Positron emission tomography, PET） 和单光子发射计算机断层扫描 （single-photon emission computed tomography , SPECT）放射性药物可用于诊断和监测神经系统疾病、癌症、心血管疾病和感染等疾病的进展。比较常见的放射性药物有用于磁共振MRI的含钆对比剂(GBCA)。另一方面，由于放射性元素引起的辐射危害，治疗性放射性药物会引起一定的药理作用。在为治疗应用设计放射性药物时，选择适当的放射性核素是主要决定因素。放射性核素如18F、11C是放射性药物中用于治疗应用的核素。125碘、131碘、132碘等10多种核素是我国国家药品标准收载药物常用的元素。近日，诺华公司的 Salvatore Bongarzone等人在ACS Pharmacology & Translational Science发表文章[1]，简单讲述了一系列的放射性药物及其原理。文章链接https://doi.org/10.1021/acsptsci.3c00347。     放射性药物在近期是非常热门的研究方向。2023年12月26日，百时美施贵宝以每股62.50美元的现金收购RayzeBio，价值约为41亿美元的巨额并购引起了热烈的讨论和人们对放射性药物的重新认识。值得注意的是，百时美施贵宝不是首个对放射性药物感兴趣的跨国药企。2023年9月20日，罗氏旗下的基因泰克与PeptiDream达成一项高达10亿美元的合作和许可协议，该协议目的在于开发新型大环肽-放射性同位素（肽-RI）偶联药物；10月3日，礼来宣布将以14亿美元收购Point Biopharma Global，正式向癌症靶向放射治疗（核素偶连药物）领域发起进攻的号角。众多重量级的并购把放射性药物这个不算热门的研究领域放在了聚光灯下。  在国内，“医药一哥”恒瑞，在2024年的新年伊始，手握4款核药进入临床，引起了一个小轰动，并且登上了著名的央视《新闻联播》。虽然放射性药物近期很热门，但并不能掩盖人们对放射性药物认识的贫乏，大众熟悉各类心血管、肠胃、感冒用药等药品，唯独对放射性药物知之甚少。Salvatore Bongarzone等人的文章无疑是一篇扫盲读物，并且提到，现今的放射性药物主要分成以下不同的类型。1  用于脑成像的放射性药物富含亮氨酸的激酶LRRK2是与帕金森病（PD）进展和表现相关的靶标。在非人灵长类动物 （NHP） 中发现了[18F]1的高脑渗透性，并且使用异源阻断对死后 NHP 脑组织进行放射自显影验证了其与 LRRK2 的特异性结合。[11C]2 用于对多系统萎缩 （MSA） 和 PD 中存在的错误折叠聚集形式的 α-突触核蛋白进行成像。[11C]2显示了MSA中α-突触核蛋白成像的几个有前景的特性。在体内，[11C]2迅速代谢为极性代谢产物。值得注意的是，这些代谢物未显示出与α-突触核蛋白原纤维的结合。[18F]4具有已知靶向CB2R的支架、碳硼烷部分和氘代丁基链，以提高代谢稳定性。啮齿动物的动态 PET 扫描显示脾脏和肝脏摄取快，肝脏清除快，脾脏结合不可移位。在保持高亲和力和选择性的同时，代谢稳定性的整体提高是未来优化CB2R PET配体的重要起点。[18F]6靶向亨廷顿病中的突变亨廷顿蛋白（mHTT）聚集体。体外研究表明，[18F]6比领先的临床配体 CHDI-180 具有更高的 mHTT 特异性和人体代谢稳定性。在非人灵长类中，[18F]6 显示出快速的大脑摄取和快速清除特征。图 1 部分用于脑成像的放射性示踪剂结构式[1](图片来源于ACS Pharmacology & Translational Science )2  用于癌症成像和治疗的放射性药物[18F]15用于雌激素受体β（ERβ）成像。啮齿动物的PET成像证实了该化合物对ERβ的特异性。[18F]16和荷瘤小鼠的离体生物分布研究显示出突出的肿瘤摄取和高对比度。[18F]17用于体内BTK表达水平和靶标占有率的PET成像。图2  部分用于癌症成像和治疗的放射性示踪剂结构式[1](图片来源于ACS Pharmacology & Translational Science )3  其他用于成像的放射性药物选择性基质金属蛋白酶-13（MMP-13）PET 放射性示踪剂的合成和临床前评估，用于早期检测作为急性缺血危险因素的不稳定斑块。离体主动脉放射自显影和研究显示，[18F]20特异性结合动脉粥样硬化斑块内的MMP-13，并定位于富含脂质的区域。GPR119是一种G蛋白偶联受体，在胰腺中高度表达，调节胰岛素和肠促胰岛素的分泌，是治疗糖尿病药物开发的靶点。在体内测量GPR119水平可以显着推进基于 GPR119 的药物开发策略，包括靶点参与、占有率和分布。 [18F]21能被胰腺组织选择性吸收。图3用于动脉粥样硬化斑块和胰腺组织成像的放射性示踪剂[1](图片来源于ACS Pharmacology & Translational Science )4  总结无论是出于诊断，还是治疗，放射性药物都是一个活跃的研究领域。从上述的结构式可以看出，大部分化合物是添加18F作为核素，这些设计策略为我们设计药物提供了参考。在众多的报道中，大部分是讲述放射性药物的前景，甚少提及到这类药物的设计和特点，因此，了解相关化合物的结构，有助于提高药物的设计成功率。参考文献[1]Lindsley C W, Müller C E, Bongarzone S. Diagnostic and Therapeutic Radiopharmaceuticals: A “Hot” Topic[J]. ACS Pharmacology & Translational Science, 2023, 7(1): 1-7.https://doi.org/10.1021/acsptsci.3c00347.【智药研习社近期直播预告】来源：CPHI制药在线声明：本文仅代表作者观点，并不代表制药在线立场。本网站内容仅出于传递更多信息之目的。如需转载，请务必注明文章来源和作者。投稿邮箱：Kelly.Xiao@imsinoexpo.com▼更多制药资讯，请关注CPHI制药在线▼点击阅读原文，进入智药研习社~

*仅供医学专业人士阅读参考骨髓是人体的造血器官，在这里，造血干细胞处于由间充质干细胞等细胞构成的造血微环境之中，进行自我更新和多能性分化。造血干细胞分化为髓系祖细胞和淋巴系祖细胞，进而分化为髓系免疫细胞、血小板、红细胞等髓系细胞以及淋巴系细胞，此过程即为造血。骨髓造血活性增强是各种慢性病的标志，伴随的则是造血干细胞的自我更新能力逐渐耗尽。法国巴黎西岱大学的Julie Helft及其同事们的最新研究表明，乳腺癌能够在保留其自我更新能力的情况下，诱导全身的造血干细胞向髓系细胞的分化。他们使用转录组学分析和原位成像技术，发现乳腺癌能够远程重塑骨髓造血微环境，诱导造血干细胞和间充质干细胞在转录水平和空间定位上发生变化，从而影响造血微环境中细胞间的交流与互作，增加髓系细胞的浸润，但不会导致造血干细胞功能衰竭。论文首页截图髓系细胞浸润通常与实体瘤患者预后较差以及疾病严重性相关，因此了解患癌期间骨髓造血的情况和机制，对于抗肿瘤治疗至关重要。在这项研究中，先是利用乳腺癌小鼠模型的组织学切片和单细胞RNA测序分析，Julie Helft等人发现，局限发生于乳腺的肿瘤能够诱导小鼠发生全身性的变化。与正常小鼠相比，乳腺癌小鼠的骨髓造血活性增强，从基因表达特征来看，造血干细胞的髓系分化潜力增加。提取小鼠的造血干细胞，在体外实验中通过特定条件培养或者给其它小鼠进行移植，可以更直观地观察到，相比于正常小鼠，乳腺癌小鼠来源的造血干细胞确实更容易向髓系细胞分化。不过令人意外的是，尽管已表现出更高的髓系细胞分化潜能，乳腺癌小鼠造血干细胞的自我更新能力并没有减弱，体外培养7小时后，其造血干细胞数量是正常小鼠的2倍。乳腺癌小鼠的造血干细胞功能没有减弱此外，研究者们发现ANGPT2、WISP1和OPG等调控骨组织稳态的蛋白质在乳腺癌小鼠血液中水平提高。于是，他们使用荧光探针来检测小鼠体内的骨骼生长情况，发现乳腺癌小鼠比正常小鼠的骨骼形成增加。进一步的小鼠肱骨成像结果显示，乳腺癌小鼠肱骨的血管形态发生变化，血管内皮细胞的直径、体积和长度减少，且间充质干细胞的定位异常。具体而言，乳腺癌小鼠的间充质干细胞不再分布在血管内皮细胞周围，远离血管，而是与造血干细胞“贴紧”。与正常小鼠相比，乳腺癌小鼠的间充质干细胞与造血干细胞之间距离缩小、相互作用增强，造血干细胞则在骨髓中分布不均。造血干细胞和间充质干细胞的分布特点也就是说，乳腺癌小鼠造血干细胞所处的骨内膜生态位被重塑。对于乳腺癌小鼠的间充质干细胞来说，不仅是迷失了定位，基因表达也发生改变，表达更多与成骨细胞特征相关的基因（Mmp13、Col1a1），与脂肪细胞分化相关的基因（Apoe、Adipoq）表达下调。而且与成纤维细胞、成骨细胞和血管内皮等其它骨髓基质细胞相比，间充质干细胞在转录水平上受到最显著的影响。另外，体外实验验证表明，乳腺癌小鼠来源的间充质干细胞能够促进造血干细胞的扩增和向髓系细胞的分化。这些表明间充质干细胞有助于乳腺癌诱导骨髓造血活性增强。间充质干细胞促进造血干细胞向髓系细胞分化Julie Helft等人表示，这项研究结果暗示着癌症与慢性病以不同机制影响髓系造血，他们将在未来进一步探索乳腺癌条件下间充质干细胞和造血干细胞之间的互作关系，并找到乳腺癌远程操控骨髓的机制。参考文献：[1]https://www.nature.com/articles/s41556-023-01291-w本文作者丨张艾迪