美國科學(xué)家日前創(chuàng )建并篩選了一個(gè)化合物庫，共選出45000個(gè)新化合物。所有這些化合物中均含有廣泛用于免疫系統抑制劑的化學(xué)元素。同時(shí)，科學(xué)家還發(fā)現了一種可預防再灌注損傷（組織損傷性常見(jiàn)手術(shù)并發(fā)癥）、心臟病發(fā)作、卒中等并發(fā)癥的化合物。
約翰斯·霍普金斯大學(xué)研究團隊將此新發(fā)現的化合物稱(chēng)為rapadocin，并為它和相關(guān)45000種化學(xué)同類(lèi)物申請了專(zhuān)利。同時(shí)，該團隊還將此藥授權給總部位于巴爾的摩的生物科技公司Rapafusyn Pharmaceuticals。該研究主管劉鈞系該公司聯(lián)合創(chuàng )始人，同時(shí)也是約翰斯·霍普金斯大學(xué)醫學(xué)院藥理學(xué)與腫瘤學(xué)教授。研究人員表示，該藥必須經(jīng)過(guò)大量人體安全和效益研究后方可出售或用于臨床。
研究人員日前在《自然—化學(xué)》雜志上報告了這一研究成果。
劉鈞是該校藥品庫監管員。該藥品庫中收錄了世界范圍內應用的數千種藥物。他表示：“再灌注損傷是常見(jiàn)的術(shù)后并發(fā)癥，在老年人中尤為常見(jiàn)。”
在手術(shù)后，當醫生松開(kāi)血管鉗，大量含氧血液流回暫時(shí)缺血的組織，此時(shí)就會(huì )發(fā)生損傷。血流波動(dòng)會(huì )沖擊組織，造成發(fā)炎和器官損傷。在心臟病發(fā)和卒中后，阻塞動(dòng)脈重新疏通時(shí)，也會(huì )出現這種情況。目前，大量治療再灌注損傷的藥物正在研究中，其中血液稀釋劑和抗炎藥物等部分藥物對某些情況成效甚微。
劉鈞之前在博士后培訓那幾年，主要研究雷帕霉素的工作原理。該藥通過(guò)抑制免疫系統發(fā)揮作用，是腎移植患者的常用藥，用于預防新器官排斥。
劉鈞說(shuō)：“我一直覺(jué)得雷帕霉素的性質(zhì)很有意思，該藥非常穩定——因為特殊的化學(xué)結構，其細胞吸收率高。”
雷帕霉素和另一種免疫抑制藥FK506含有一種獨特的化學(xué)支架，幾乎可以形成半環(huán)。該半環(huán)叫作FKBP結合域，在兩種藥物中幾乎完全一樣。而另一半叫作效應域，每種藥物都不同。這些藥物的FKBP結合域有諸多優(yōu)勢，包括穩定、在體內分布較多等。效應域能讓每種藥物以不同蛋白為靶點(diǎn)抑制免疫系統或癌細胞生長(cháng)。
了解雷帕霉素和FK506的獨特化學(xué)結構后，劉鈞想知道是否能通過(guò)將雷帕霉素的效應域替換為新的成分來(lái)構建類(lèi)似的環(huán)形分子，從而將人類(lèi)疾病的其他蛋白作為靶點(diǎn)。
為此，劉鈞及團隊以FKBP結合域和不同的效應域構建了45000種化合物組合。研究人員首先將45000種化合物分為3000個(gè)小組，然后測試每組化合物是否會(huì )阻斷再灌注損傷的相關(guān)化學(xué)通路。
該通路是一種泵系統，稱(chēng)為平衡型核苷轉運蛋白（ENT），可將腺苷分子（一種重要的生物信使）轉運至細胞中。嚴重缺氧的組織可產(chǎn)生大量腺苷。腺苷可通過(guò)與細胞表面的受體連接，進(jìn)而保護細胞免受傷害。為了控制腺苷與其受體的連接數量和時(shí)長(cháng)，細胞可通過(guò)ENT轉運蛋白，并將腺苷吞入細胞中，從而抑制其活性。“因此，我們的目標是延長(cháng)腺苷留在細胞外的時(shí)間，以防止再灌注損傷。”劉鈞說(shuō)。
為了將腺苷留在細胞外，研究人員研究了多種化合物，這些化合物均能抑制ENT活性并將大多數腺苷留在細胞外，進(jìn)而盡可能延長(cháng)其組織保護效果。其中一種化合物脫穎而出，他們將其命名為rapadocin。
在對25只小鼠進(jìn)行的實(shí)驗室研究中，研究人員向所有小鼠體內注入rapadocin，后摘除其一個(gè)腎，并夾住另一個(gè)腎45分鐘。24小時(shí)后對小鼠采血，以測定肌苷酸和氮的含量，因為這兩種物質(zhì)都是再灌注損傷的標志物。
結果顯示，給予rapadocin的小鼠肌苷酸含量比給予抵消rapadocin效果藥物的對照組小鼠低了1/3，氮含量低一半。
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