细胞线粒体中的一种特殊蛋白或许是阻碍时间推移的关键,为研究者提供新型靶点来开发新药,从而帮助减缓机体的衰老效应。
这项研究对于抵御年龄相关的机体衰老,以及抑制诸如阿尔兹海默氏症和帕金森疾病等神经变性疾病的进展提供了很大帮助。博士说道,我们在线粒体中发现了名为碳酸酐酶的家族蛋白,然而让我们非常激动的是,我们推测这种蛋白或许自细胞衰老过程中扮演着重要角色。
这或许就燃起了研究者的希望,来通过研究揭示如何精准地靶向作用线粒体中该蛋白,从而在限制机体副作用产生的同时来减缓机体的衰老效应,同时也为研究者提供了一种新途径来帮助解决神经变性疾病及机体的衰老效应。利用2d凝胶电泳技术,研究者对正常的年轻大脑和正常的中年大脑中的脑细胞和肌肉细胞进行了研究,分离出了细胞线粒体中的所有蛋白质,同时也进行了一定的对比。
在中年大脑样本中碳酸酐酶的水平较高,而且活性较高,更明显的是,研究者还在经历早期退化的年轻大脑样本中也发现了碳酸酐酶活性的增加,这就表明,碳酸酐酶水平的增加或许是有害的。为了确定是否这种改变是有害的,而且研究者并不能证明机体能够试图保护这些退化效应,于是科学家们开始研究碳酸酐酶对线虫的影响,他们发现,给秀丽隐杆线虫喂食碳酸酐酶就能够减少线虫的寿命。
随着我们衰老,机体的组织和功能就开始慢慢减退,老化和机体肌肉量的降低直接相关,而肌肉量会在50岁左右开始逐渐缺失,在60岁时产生显著的影响,从而导致机体力量降低并且变得脆弱。大脑的老化则会引发认知功能的缺损,从而影响记忆、推理及多任务的处理功能,最终引发痴呆症;其它神经变性疾病比如阿尔兹海默症和帕金森疾病也会引发早期的认知功能下降。
如今,科学家们正在努力深入研究来鉴别能够靶向作用碳酸酐酶的新型化合物,同时研究者还在研究潜在的抑制剂对于线虫的影响,这项研究将会是开发靶向作用细胞线粒体中碳酸酐酶新型药物的第一步,研究者相信后期他们能够开发出抵御机体衰老和退化的新型药物。
维生素A酸及其衍生物(Tretinoin Retinol,Retinyl)
维生素A临床应用数十年,是最先被医疗界证明有抗衰老效果的成分,抗衰老机制、效果及副作用都被研究得相当透彻。维生素A在体内分别以A醇、A醛、A酸、A酯等形式存在,而真正具有抗老作用的是A酸,其他的衍生物必须在皮肤内转化为A酸才能发挥作用。这是由于细胞膜上有A酸受体,局部使用A酸之后,细胞接收到信息从而达到调节细胞生长、分化和促进合成胶原蛋白和弹力蛋白等细胞间质的作用,防止胶原蛋白和弹力蛋白被分解,甚至有可能延长细胞的寿命,是全面的抗衰老成分。
但是A酸副作用较大,使用初期可能会有发红、脱皮、刺痛甚至暗疮恶化现象。考虑到口服A酸胎儿致畸率非常高,怀孕期应避免外用含A酸的药品或护肤品。A酸还会增加肌肤的光敏性,所以最好在夜间使用。同时,使用A酸护理皮肤期间需加强防晒。
A酸发展到现在己经有三代产品,第二代的异维A酸,第三代的芳香维A酸。它们的结构有少许变化,效果近似但温和度提高。
因为皮肤内A酸的转化率不稳定,A醛、A醇的效果稍弱于A酸,但它们的刺激性也更低一些,A酯最温和但效果最弱。A酸衍生物一般适合于无法忍受A酸副作用的人群。
胜肽(Peptides)
所谓胜肽,其实就是由数个氨基酸缩合而成的链状结构。目前有3类应用比较广泛的胜肽。一类以五肤为代表,如棕榈酰五肽-3(Palmitoyl Pentapeptide-3)。试验证明它可直接作用于皮肤细胞更新及修复环节上。当皮肤细胞老化受损时,五肽可以自然启动胶原蛋白和弹性纤维增生,让皱纹和细纹明显减少,肌肤变得紧致有弹性,效果类似于A酸但是目前没有副作用报告。
另一类是六肽为代表的即时松弛性成分,如乙酰基六肽-3 (Acetyl Hexapeptide 3),可模拟肉毒杆菌毒素成分达到松弛肌肉、缓解表情纹的效果。效果己初步被人体试验证实并发表于专业期刊上。
还有一种为肽链结合铜离子(CopperPeptides),是体内的一种辅酶,具有相当好的促进皮肤修复效果。最初被美国食品及药物管理局(FDA)批准为治疗溃疡的药物,因其有帮助受损组织重建的特殊效用,现应用于抗衰老护理中,并取得了初步成效。
胜肽从目前应用上来说,副作用很小,但是安全性还需要长期临床实验证实。
凯因婷(Furfuryladenine)
提取自植物DNA的植物性生长荷尔蒙,具有微小的化学分子结构,易被皮肤吸收,能有效深入真皮组织。根据研究发现,使用凯因庭可进入皮肤深层,具有效活化纤维母细胞、加强皮肤保持水分的能力,并兼有抗氧化效果。
使用这种保养成分,能提高皮肤再生能力、紧实肌肤,同时性质温和,对皮肤的刺激性几乎为零。
但由于目前应用并不广泛,所以缺乏大规模的临床数据证明其效果。
生长因子(hEGF)
目前应用研究得比较多的生长因子是hEGF?人类表皮生长因子,属于单链多肤类物质,多应用在高端抗皱产品中作为高效抗老化成分。它是人体内能直接启动细胞生长分化重要的激素。将其涂抹于皮肤,生长因子可刺激目标细胞,如角质细胞和纤维细胞,加速细胞再生,提高细胞产生细胞间质的能力。
生长因子的提取比较困难,人工合成量也很少,价格相当昂贵,通过皮肤吸收的效果很难预计,这些局限性限制了其被广泛应用。此外,有研究表明它有可能增加癌症细胞的分裂速度。
果酸(Alpha Hydroxyl Acid)
最早提取自水果的有机酸类,简称AHA。包含多种植物酸及乳酸等,通过溶解角质细胞的连接间质达到表层角质脱落的效果。能帮助皮肤去除堆积在外层的老化角质,加速皮肤更新,并能促使真皮层内弹性纤维、胶原蛋白、多糖类与透明质酸增生,帮助肌肤改善青春痘、黑斑、皱纹、皮肤干燥和粗糙等问题。
目前果酸被更新到第四代,在提高安全性、减少刺激的同时加强了保湿效果。
使用果酸初期,由于角质层变薄,皮肤的抵御力会有一定下降,所以需要加强防晒。
二甲氨基乙醇DMAE (Dimethylaminoethanol)
二甲氨基乙醇(DMAE)具有稳定细胞膜的作用,可避免细胞膜受到自由基的侵害。鱼类,特别是鲑鱼,为其丰富的天然来源。
涂抹于皮肤可以使皮肤恢复张力,改善松弛感。初次使用24小时内便可见到成效,被赞喻为?实时拉皮?。持续使用可使皮肤变得紧致,脸部肌肉也会变得较紧实。
长期使用有一定的改善效果,不过并没有被临床证明有逆转皮肤结构的作用。
生物制药业的发展可以说与生物技术的科技革新息息相关。从1973年发明基因工程技术到1990年启动人类基因组计划,再到2001年后人类基因组测序完成之后的后基因组计划发展,经历了三次主要的生物技术革新。伴随着相关技术应用,产生了不同类型的生物制药产品,造就了三类不同的生物制药公司。
一、基因重组技术——产业化的开端
最早的一批生物制药公司主要利用基因工程的技术来获得蛋白质。由于科学家对部分蛋白如胰岛素、人体生长激素、EPO、tPA、第VIII因子等的加工过程以及可能存在的疗效了解较多,这类蛋白也就成了第一批生物技术公司开发的重点。我们称为“采用基因工程的加工技术来生产蛋白质”。
绝大部分重组蛋白药物是人体蛋白或其突变体,主要作用机理为弥补某些体内功能蛋白的缺陷或增加人体内蛋白功能,安全性显著高于小分子药物。虽然生产条件苛刻,服用程序复杂且价格昂贵,但对某些疾病具有不可替代的治疗作用,因而具有较高的批准率。同时,重组蛋白药物的临床试验期要短于小分子药物,专利保护相对延长,给了制药公司更长的独家盈利时间。这些特点成为重组蛋白药物研发的重要动力。
当今全球第一和第二的生物制药公司——安进(Amgen)和基因泰克(Genentech)
是这类生物技术公司的代表。安进由一群科学家和风险投资商于1980年创建,并于1983年在Nasdaq上市。但直到1989年6月,安进的第一个产品重组人红细胞生成素(EPO,商品名EPOGEN)才获得美国FDA批准。1991年2月,公司第二个产品重组粒细胞集落刺激因子(G-CSF,商品名NEUPOGEN)获得批准。EPO和G-CSF都是正常人体产生的蛋白质。在基因重组技术诞生前,EPO主要从贫血患者的尿和绵羊血中提取,提取率非常低,且极不稳定。1983年,人EPO基因克隆和表达的成功,使rh-EPO(recombinant human EPO)的制备成为现实。
经过二十多年的发展,EPO和G-CSF成为了全球商业化最为成功的生物技术药物之一,为安进带来了巨额的利润,公司也因此迅速壮大,成为世界上最大的生物制药企业。
全球第二大生物制药公司基因泰克(Genentech)最初也是进行生物技术“加工”。
1976年4月,一家风险投资公司合伙人与DNA重组领域奠基人、诺贝尔奖金获得者Boyer教授创建了基因泰克。公司开发出重组人胰岛素、重组人生长因子、生长激素抑制素、tPA、第VIII因子等蛋白产品,完成了最初的积累。
基因工程生产蛋白质药物是生物技术产业中最成功的领域之一,也是新药开发的重要发展方向之一。如今,重组蛋白药物虽然仅占全球处方药市场的7-8%,但发展非常迅速,1989年重组蛋白药物的销售额为47亿美元,到2005年达到410亿美元,几乎是1989年的9倍。
二、人类基因组计划——“生命密码”的破译
第二次技术革命发生在一个特殊的时刻,2001年。这是新千年的纪元,也是人类生物技术发展史上可谓空前绝后的一个里程碑。在这一年,以美国为发起者,在全球范围内以基因测序、基因组织结构分析为核心技术内容的人类基因组计划(HGP)基本完成。HGP于1990年正式启动,目标是对构成人类基因组的30亿个碱基精确测序,从而最终弄清楚每种基因制造的蛋白质及其作用。
人体中有万亿个细胞,每一秒都有数以百万计的化合物被合成,数千个相关生物化学反应发生。所有这些都依赖于每个细胞中的DNA精确地指导合成人体必需的建筑材料——蛋白质。在这些过程中,任何地方的一个小失误都会导致病态或者死亡。因此,引起疾病的基因可能是药品开发潜在的靶目标。即使在估计的3万-10万的所有人类基因中,只有5%-10%能够产生可行的药品研发靶位点,它仍然为制药业的药品研制开辟一个富饶的矿脉。毕竟,在过去的一百年中,药品研究的艰苦努力仅仅局限于500个左右靶目标的医学开发。
生命密码的破译促使诞生了新一类的生物技术公司,我们称它们为“将基因和分子生物学领域先进技术作为研究工具”的公司。1993年,曾供职于礼来、基因泰克和一家风投公司的Levin以850万美元的风险投资基金创立了作为基因组计划产业化的标志性企业——千年制药公司(Millennium Pharmaceuticals)。
千年制药建立起了一个技术平台,研究发现基因在疾病中的重要角色,主要盈利来源是技术转让以及与大型传统制药企业的合作研发。1997年,千年收购了一家生物技术公司ChemGenics,这提升了它寻找具有下游开发潜力药品靶位点的能力。
千年对上中下游的掌控能力使之成功地吸引了大合作伙伴,建立了合作联盟。例如1997年,拜尔和千年签署了一项协议,规定千年将负责为拜尔发现225种新的药品靶位点,而过去的一个世纪中,全球总共也只发现了500个药品靶位点。与拜尔的交易成为制药业和生物技术公司有史以来最大的联盟之一。
三、后基因组时代——从生命本质寻找药物
随着人类基因组计划完成,生命科学研究进入了后基因组时代,主要研究对象是功能基因组学,包括结构基因组研究和蛋白质组研究等。蛋白质是生理功能的执行者,是生命现象的直接体现者,对蛋白质结构和功能的研究将直接阐明生命在生理或病理条件下的变化机制。在应用研究方面,蛋白质组学将成为寻找疾病分子标记和药物靶标最有效的方法之一。
目前的技术发展最具应用潜力的是蛋白质结构功能模拟技术。简单的讲,人们可以利用这一技术设计完成所需要功能的蛋白质分子。但是因为现有模拟方法涉及的计算机算法较为繁琐和初级,在大分子模拟的效率和准确性上都存在较大不足,导致应用面受到限制。但是小分子结构功能模拟在应用层面则初现端倪。比较有代表性的就是分子设计在治疗型单抗和治疗型疫苗药物中的应用。
从原理上来说,治疗型单抗更适合内源性疾病。内源性疾病指的是不由外源病原体引起的,因为机体基因的突变、异常表达或基因本身遗传易感导致正常生理功能无法实现而产生的疾病。比如说类风湿关节炎就是一种自身免疫性疾病。针对这样的疾病,因为异常基因和机体正常基因相似性很高,理论上讲只能使用具有高度专一性的单克隆抗体分子才能将它们区分,并随后引发不同的免疫反应将异常分子清除。
而治疗型疫苗更加适合治疗外源性的病原性疾病。致病因子一般都是外源性的病原微生物。这些病原分子能够通过一定的机制逃避机体免疫系统的识别和清除,并对正常的机体分子产生影响,破坏机体正常的生理平衡。治疗型疫苗的设计主要依靠模拟病原分子,并通过模拟计算病原分子与免疫系统受体分子的相互作用,对疫苗进行相关位点的改进,以打破病原分子逃避免疫系统的机制,产生强烈的免疫反应而清除病原。由于疫苗分子与病原分子在结构上有较高的相似性,因此疫苗分子对机体产生的毒性应该与病原分子相当,采用这种治疗方案不会因为产生额外的毒性而受到限制使用。
1、治疗型单克隆抗体
杂交瘤技术的突破使得科学家可以建立免疫细胞与永生化肿瘤细胞的杂交瘤细胞,制备特异的选择性抗体分子,即单克隆抗体(MAb)。单克隆抗体药物研究被视为后基因组时代基因蛋白功能研究与药物发现的命脉,已成为国际生物技术领域开发热点,是目前全球生物技术界最为注目的一个领域。
由于具有高度特异性,单抗即可被当作一种治疗药物,也可被用作传递药物的载体。单抗的临床转化率和批准成功率较高,例如治疗癌症的单抗药物批准成功率接近30%。因为生产条件的复杂性,单抗药物即使在专利保护到期后也不易被仿制,不易受通用名药品价格的威胁。更为重要的是,已上市的抗体药物具有很高的市场回报率。随着治疗性单抗市场高速发展,欧美市场上市的20个单抗药物中就有6个销售额过10亿美元的“重磅炸弹”药物。
Genentech在这个领域获得了极大的成功。1995年,Genentech收购了IDEC公司研制的名为Rituxan的新药,这是第一种成功瞄准癌细胞蛋白质的单克隆抗体药物,用于早期淋巴瘤的治疗,1997年获得FDA的批准。现在Rituxan已成为美国最畅销的药品之一。
随后,Genentech又相继开发了几种治疗性单抗并获得FDA批准上市,这些产品上市以来销售额快速增长,该公司也一举跃居世界第二大生物制药企业。
目前上市的单抗药物适应症主要集中在肿瘤和免疫性疾病方面。肿瘤治疗一直是抗体药物研发最活跃的领域,目前上市的抗体药物中用于肿瘤治疗的单抗占最大比例,进行临床II期或III期试验的候选抗体药物中40%用于抗肿瘤治疗。单抗对相应的抗原具有高度特异性,这是其靶向性抗肿瘤作用的分子基础,因此,确定并利用与肿瘤细胞相关的分子靶点是研制单抗药物的关键。
最早上市的单抗药物为鼠源抗体。由于人体内产生人抗鼠抗体(HAMA)反应,临床上面临一定的风险,因此人源化是单抗药物的发展趋向。
2、治疗型疫苗
治疗型疫苗(Therapeutic Vaccine)是另一类靶向治疗药物,是能够打破患者体内免疫耐受,重建或增强免疫应答的新型疫苗。治疗型疫苗能在已患病个体诱导特异性免疫应答,消除病原体或异常细胞,使疾病得以治疗。主要应用于目前尚无有效治疗药物的疾病如肿瘤、自身免疫病、慢性感染、移植排斥、超敏反应等。
与治疗型单抗相同的是,肿瘤治疗也是国际上治疗型疫苗的最主要应用领域,与单抗不同的是,治疗型疫苗多运用于病原体引发的肿瘤治疗。从产业化情况来看,治疗型疫苗的研发及商业化进程步履蹒跚,迄今为止,治疗型疫苗在开发过程中临床研究或商业推广失败的例子不胜枚举。尽管在一些以特殊研究对象为基础的小样本临床研究中,治疗型疫苗表现出了较好的疗效,但以美国这个全球最为重要的医药市场来说,至今只有两例治疗型疫苗获得批准。究其原因,主要在于:
第一,众多实体肿瘤缺乏特异性抗原,尽管目前已在实体肿瘤中发现了500多种肿瘤抗原,但只有少数抗原较为特异,且这些抗原免疫原性较弱。即便在癌症预防性疫苗研究领域,由美国Merck公司研制的专门针对宫颈癌和生殖器官癌前病变的癌症疫苗才于2006年9月获得FDA批准上市,其之所以取得较好的临床效果,与宫颈癌病因明确是分不开的,而宫颈癌也只是人类历史上少数几个找到明确病因的肿瘤之一。
第二,疫苗缺乏有效的抗原递呈。现有的疫苗在此环节上存在两个问题:一是进入的大部分疫苗与APC不能充分接触难以实现抗原递呈;二是即使有少量疫苗被APC捕获,也因抗原表达量甚微难以发挥有效的抗原递呈。
第三,如何打破机体免疫耐受。尽管目前通过采用共刺激分子修饰的疫苗有可能打破机体对肿瘤的免疫耐受,但目前尚缺乏有效的实验数据。
尽管如此,治疗型疫苗具有的靶向性治疗特点仍然吸引着许多公司跃跃欲试,目前全球有超过65家公司在研167个治疗型疫苗产品,特别是在肿瘤治疗领域,预防和治疗型癌症疫苗的出现被称为本世纪制药界最值得期望的突破之一。有研究报告显示,癌症疫苗市场2007年将达4.81亿美元,2012年将超过80亿美元。
3D列印人工卵巢,让不孕小鼠恢复生育功能民众自认活动量大 手机App数据打脸实验显示维他命C使传统癌症治疗方式更有效母乳也成抗癌救星?新研究开发乳铁蛋白为治疗武器 史丹佛大学一项新研究显示:人类新生儿的脐带血中的蛋白质组成成分,不但能够恢复老年小鼠的大脑机能,也能改善其受损的学习和记忆能力。此发现已于今年 4 月刊登于《自然》期刊网站上,并有机会发展出治疗因老化造成的心智功能衰退新药。
主持本次研究的神经科学教授 Tony Wyss-Coray博士说:「虽然大多数神经科学家都忽视这个问题,但对我来血液中某些物质的确会影响思考能力。」
Wyss-Coray 教授研究团队先前曾直接将年轻老鼠的血浆直接注射给年老老鼠。研究人员发现这些益处远远超过生物化学和生理学的范围,而且提升了年老小鼠于记忆与学习测验的表现。该发现曾引起高度关注与广泛讨论。这次的研究再度验证人类的脐带血血浆也能活化老鼠记忆。这项为期三周的实验,每 3 天为老鼠注入人类脐带血血浆,的确改善其记忆能力。老年人的血浆相对来说没有太大差别,年轻人血浆则发现有些许改善效果。
Wyss-Coray 教授表示:这项研究标志著第一次证明血浆对于老年人记忆力和学习例的帮助。以药物开发的观点来看,似乎增加了可能在人类身上产生类似有益效果的可能性。若能找出血浆中具活化脑功能的蛋白,则能帮助新药开发。他们建议,单个蛋白质在很大程度上可以模仿这些益处。
研究人员比较19至24岁,61-82岁以及新生儿脐带血,确定了许多蛋白质的年龄相关变化。他们进一步分析小老鼠小鼠脑部的变化,结果发现接受脐带血血浆治疗后,可能会影响小鼠大脑海马回的结构变化。在接受脐带血血浆的输血治疗后,年老小鼠大脑的海马体内神经细胞会表达更多促进神经突触形成的基因。因为海马体有学习、记忆等重要功能,血浆里的物质也许即是透过活化海马体改善年老小鼠的记忆力。海马回对于小鼠和人类将经验转化为长期记忆至关重要。
为了区分老年,年轻和「最年轻」的人类血液对海马功能的影响,研究人员使用免疫缺陷型实验室小鼠,可以重复注射人血浆,而不会发生负面的免疫反应。在将人血浆注入小鼠之前进行的实验表明,像他们的免疫能力同伴一样,这些小鼠的海马活动,完整性和再生能力在老年时下降。
Wyss-Coray和他的同事们测量了来自不同年龄组的人类和小鼠的血浆蛋白水准,以比对出小鼠与人类血浆中会随着年龄增长而逐渐变少的蛋白质。一种蛋白质特别吸引了他们的注意:研究人员找到一种称为「金属蛋白酶2的组织抑制物2号」(TIMP2),这种蛋白质在血液中的含量会随着年龄增长而减少。当他们将TIMP2自身注射入老年小鼠,有效复制了脐带血浆的有益效果。愈来愈多研究显示,生命早期体内的因子有助于活化年老组织帮助回复青春,而本次 TIMP2 功能的新发现,可能为开发对抗人类衰老的药物开启新的方向。
话题: 海马回, 脐带血
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