数以百万计的美国人生活在关节炎和其他炎症性疾病带来的疼痛和生理缺陷中。类固醇和其他药物可以缓解症状,但它们也会带来一系列严重的副作用。
3月4日发表在《科学转化医学》(Science Translational Medicine)杂志上的一项新研究表明,一种源自蝎子的迷你蛋白质有朝一日可能有助于缓解这种有毒权衡带来的刺痛。
弗雷德·哈金森癌症研究中心的科学家们在蝎子毒液中发现了一种微小的蛋白质,这种蛋白质能在关节软骨中迅速积累。然后他们将这些小蛋白与类固醇联系起来,以逆转关节炎大鼠的炎症。研究人员发现,这些药物集中在关节处,可能避免了非靶向类固醇治疗引起的全身毒性和感染风险。
“对于患有多关节关节炎的人来说,控制这种疾病的副作用可能和疾病本身一样糟糕,甚至更糟,”弗雷德·哈奇临床研究部的资深科学家吉姆·奥尔森博士说。“类固醇喜欢在身体的任何地方出现,除了最需要它们的地方。这是一种改善关节炎缓解的策略,同时将全身副作用降到最低。”
Olson说,虽然这种方法还需要几年时间才能用于人类患者,但它是一个很有前途的概念验证。
奥尔森利用大自然的蓝图来发现和开发新药。这项最新的研究源于Olson多年来对optides的研究,optides是“优化肽”的缩写。这些微小的蛋白质来源于自然生物,如蝎子、蛇、紫罗兰和向日葵。
奥尔森说:“我的想法是,这些存在于毒液或毒素中的肽可能在人体中具有独特的生物分布。”“如果有什么东西在利用它们捕食,它们需要迅速到达某些地方。”
十多年前,奥尔森在死亡追踪者蝎子体内发现了一种微型蛋白质,这种蛋白质可以与癌细胞结合,但不能与健康细胞结合。2010年,他与人共同创办了Blaze Bioscience公司,开发一种名为“肿瘤涂料”的实验性染料BLZ-100,这种染料是由一种特殊的发光版“死亡追踪者”的目标蛋白制成的。目前,这种技术正作为一种工具进行测试,以帮助外科医生精确地照亮难以发现的脑瘤。
当火焰从弗雷德·哈奇身上喷出时,奥尔森想知道在自然界中是否还有其他潜在的药物潜伏着。
四年前,奥尔森和他的团队筛选了几十种来自蝎子和蜘蛛的多肽。他们在寻找其他也能穿过血脑屏障的分子。(这是一项极其困难的任务;保护屏障的设计是为了防止大多数的东西进入大脑。)当一种肽在软骨中积累和逗留时,他们立刻意识到这可能是一种治疗关节炎的方法。
奥尔森说:“这确实显示了科学地打球和仅仅为了纯粹的学习乐趣而做事情的价值。”“你永远不知道它会把你带到哪里。如果我们能够缓解数百万人的关节炎,而且几乎没有副作用,那就是对我们时间的很好的投资。”
在发现这种微型蛋白质后,奥尔森向弗雷德·哈奇的分子设计和治疗中心的化学家求助。他们花了几年的时间研究出一种将其与毒品联系起来的方法。研究小组最初将肽与一种叫做地塞米松的类固醇配对。但他们发现,少量的药物泄漏到老鼠的血液中,导致了他们想要消除的相同的副作用。
研究小组最终使用了另一种名为曲安奈德(Triamcinolone acetonide)的类固醇。他们在老鼠身上的试验表明,它在治疗炎症方面与地塞米松一样有效。但是当TAA进入血液后,它就变得不活跃了。所以:没有可检测到的副作用。
该研究的主要作者之一、奥尔森实验室的专职科学家艾米丽·吉拉德(Emily Girard)表示,这项研究表明了团队研究可以实现什么目标。
吉拉德说:“这是一个非常简单的想法,取一个自然进入软骨的小蛋白,然后在上面附着一些东西,这样你就可以有针对性地给药,但这是一个具有挑战性的任务。”“我们必须学习和适应微型蛋白质、化学连接剂和类固醇有效载荷的行为,从而制造出一种能够进入软骨的产品,只要我们需要,就能在软骨中停留多久,以合适的速度释放药物,并产生局部而非全身性的效果。”还有更多的开发工作要做,但我希望这项工作能产生一种治疗方法,能帮助很多人。”
奥尔森说,研究小组希望通过临床试验在病人身上测试这种方法。但首先,他们需要通过进一步的毒理学和其他研究来回答几个未知的问题。
奥尔森补充说,虽然这项研究涉及类固醇,但它表明这些小蛋白可以将其他药物输送到软骨中。他说:“我们认为类固醇具有重要的潜力,可以作为临床开发的候选药物,我们正在积极探索其他可能用于关节的有效载荷。”“我们的长期目标是制造出一种分子,它不仅能控制关节炎,还能真正逆转关节炎。”