心肌梗塞、高血压都可能造成心脏纤维化(cardiac fibrosis),损害心脏功能甚至引发心脏衰竭死亡,但尚无有效治疗心脏纤维化药物,亟需突破性进展。最近斯坦福大学突破传统,生产大量心脏纤维母细胞(cardiac fibroblast)供大规模药物筛选,最终发现疟疾用药“青蒿琥酯”(artesunate)是极有潜力的心脏纤维化候选药。论文刊登于《细胞》(Cell)期刊。
心肌梗塞会因心肌缺血导致心肌细胞死亡,引起发炎反应。免疫细胞释放生长因素会促使心脏纤维细胞分泌胶原蛋白等细胞外基质蛋白,胶原蛋白异常累积后,心肌组织会逐渐失去弹性,收缩舒张功能大受影响。估计发达国家有45%死亡与组织纤维化使器官衰竭有关。纤维化也常出现在糖尿病患和老化疾病患者,加重心脏功能障碍,最终导致死亡率增加。故治疗纤维化有助降低整体死亡率。
然而心脏纤维化治疗选择依然有限,仅能靠药物控制或延缓恶化,尚无药物直接逆转纤维化,故心脏衰竭患者纤维化临床需求仍有巨大缺口。因大规模药物筛选以开发心脏纤维化药物尚缺可靠细胞药物筛选平台,此次团队使用“人类诱导多能干细胞”(iPSC),开发稳定供应大量心脏纤维母细胞的平台,以供药物筛选。此次筛选了高达5千种各阶段药物。
团队将展现较强抗纤维化功效的药物,再以人工智能算法筛选出20种有良好药物动力学特性的药物,再用iPSC制造的心肌细胞、血管内皮细胞测试,排除有心血管毒性的药。有些药物会使心肌细胞收缩能力下降;有的影响血管内皮细胞生长,都一一剔除。层层筛选后,疟疾重症用药青蒿琥酯展现最佳抗纤维化活性及较低毒性。
心脏纤维化和心脏肥大关系密切,互为因果最终导致心脏功能更衰退。为了评估青蒿琥酯是否能对心脏肥大初期纤维化有用,团队用小鼠实验。结果是青蒿琥酯能有效防止心脏纤维化,超声波结果更显示,以青蒿琥酯治疗小鼠,心脏血流量及收缩能力都较正常。
青蒿琥酯治疗疟疾超过50年,安全性基本无虞,且抑制心脏纤维化剂量还低于疟疾用量,故科学家相信,青蒿琥酯很有机会发展成治疗心脏纤维化及其他器官组织纤维化的器官衰竭,非常有潜力抗组织纤维化。
(首图来源:shutterstock)