INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background缺血性脑卒中病理生理机制复杂，目前的缺血性脑卒中的治疗方案主要包括机械取栓与药物溶栓，以恢复血液再灌，恢复组织能量供应。但这些治疗方案的时间窗窄，并且伴随出血风险与缺血/再灌注损伤反应，因此改进缺血性脑卒中治疗方案，降低脑缺血/再灌注损伤，探索新的治疗途径是该领域的研究热点。目前的研究发现了许多改善缺血性中风溶栓再灌损伤的药物，但是因为血脑屏障的阻碍，限制了这些药物的治疗效果。研究目的Objectives如何突破血脑屏障的阻碍，最大程度发挥药物疗效？医用纳米材料领域相关学者在这个问题上做出了新的探索与突破。2024年2月，《Advanced Materials》上发表了一篇针对缺血性脑卒中病理生理机制构建的纳米药物递送平台的论著：METHODS•✦研究方法✦•研究重点Research Priorities在脑缺血再灌注损伤发生过程中，神经炎症是导致神经细胞死亡的重要机制之一，小胶质细胞是大脑主要的免疫细胞，在缺血性病变中，小胶质细胞会被激活并参与免疫反应，导致缺血性脑卒中的炎症反应。而小胶质细胞分为M1与M2型，经典途径激活的M1型小胶质细胞表现为促炎作用，交替激活的M2型小胶质细胞表现为抗炎作用，如何促小胶质细胞由M1型转变为M2型小胶质细胞，将促炎作用转变为抗炎作用，减轻神经炎症是本文研究重点之一。药物选择Drug Selection本文中运用到的主角药物之一“丹皮酚（PEA）”，是从中草药牡丹皮中分离得到的活性酚类植物化学物质，具有清除自由基、抗氧化、抗血小板聚集等药理活性，可重编促炎的M1小胶质细胞去极化为抗炎的M2小胶质细胞，可减轻小胶质细胞介导的神经炎症，具有良好的神经保护作用。除此之外，团队先前的工作发现，聚二甲双胍（Polymet）在激活AMPK介导的信号通路上具有良好的反应，AMPK通路的激活，具有重编程小胶质细胞向M2表型极化，抑制神经炎症的作用。药物递送平台Drug Delivery Platform Design为了探索这两种治疗药物的潜力，团队设计了一种新型靶向缺血性脑卒中病理生理特征并能透过血脑屏障的药物递送平台。优秀的纳米药物递送平台要具备良好的生物相容性，长效的血液循环能力及靶向病灶的能力，团队选取了可透过血脑屏障的4T1乳腺癌细胞膜与血小板膜来搭建该递送平台，该混合纳米囊泡将载有丹皮酚与Polymet的脂质体包裹在内，最终制备成了可穿透血脑屏障与靶向缺血性病灶能力的纳米载药颗粒（PP@PCL）。通过一系列的体内体外实验研究，发现该纳米药物递送平台具有良好的抗缺血性脑卒中功效，不仅可以通过清除ROS、缓解线粒体功能障碍和抑制神经炎症来保护神经元，还能极化小胶质细胞表型，促进血管生成和减少促炎细胞因子来重塑缺血微环境，延长大鼠生存期。FINDINGS•✦研究发现✦•结局1体外血脑屏障渗透性与靶向能力通过transwell建立的血脑屏障模型，以Coumarin6标记各组纳米平台，运用共聚焦显微镜与流式细胞术观察OGD/R（糖氧剥夺模型，缺血性脑卒中体外模型）处理的PC12细胞对纳米平台的摄取行为。巨噬细胞逃逸与纳米颗粒结合血管内皮细胞试验结果显示纳米平台具有良好的免疫逃逸能力与血管内皮靶向功能。结局2体外治疗效果及机制通过OGD/R模型建立缺血性脑卒中体外模型，通过活死细胞染色、细胞活力、LDH释放试验、Annexin V-FITC/PI实验、TUNEL、ROS含量检测发现PP@PCL NPs处理组细胞活力明显回升，LDH释放率、ROS含量降低、细胞凋亡率降低，补充材料中，划痕实验证明PP@PCL处理组细胞迁移能力增加，以上各试验结果证实了PP@PCL对体外模型的神经保护作用（图4）。除此之外，团队发现，PP@PCL NPs处理后的BV2细胞显著重塑了表型，表现为M2样小胶质细胞标志物CD206的表达增加，而M1标志物CD16/32的表达降低，并且促炎细胞因子TNF-α、IL-1β和IL-6显著降低，表明PP@PCL NPs发挥了良好的抗炎作用。结局3体内治疗效果与机制近红外荧光成像的结果显示，团队建立的仿生纳米平台在小鼠体内具有较强的血脑屏障渗透性和靶向能力，基于此，研究者随后对体内治疗效果进行评估。从激光散斑血流图像与TTC染色结果都可以看出，PP@PCL NPs治疗组脑部血流恢复增多且梗死体积明显减小，TUNEL阳性细胞减少，ROS阳性细胞减少，NeuN阳性细胞多于模型组，表明PP@PCL NPs治疗组细胞凋亡被抑制，神经元存活更多，该纳米平台具有良好的神经保护作用。由于二甲双胍在MCAO/R后诱导缺血性脑血管生成，研究者想探究Polymet是否可以继承二甲双胍的这一特征。因此，他们通过对新生脑微血管内皮细胞的典型标志物CD31进行免疫荧光染色，探索了不同NPs的血管生成作用。与生理盐水处理组相比，PolyMet参与组的CD31荧光强度显著增强，表明PolyMet对增强脑血管密度的有效性，基于此，可以合理地推断，PP@PCL NPs由于其改善脑微循环的能力而能够恢复神经功能。在体外实验中得出的PP@PCL NPs能够重塑炎症细胞表型以抗炎的结论在体内实验中也得到了验证。不同处理后的缺血性脑切片分别与Iba-1和CD16/32共染色以标记M1型小胶质细胞，Iba-1和CD206分别标记M2型小胶质细胞。免疫荧光结果显示，与假手术组相比，Iba-1在MCAO/R后大鼠缺血性脑组织中高表达，表明缺血性病变处小胶质细胞浸润。接受PP@lip和PP@PCL治疗的大鼠脑切片中M1样小胶质细胞的数量显着减少。用PAE@lip、PP@lip和PP@PCL处理后缺血半影中M2样小胶质细胞的数量是生理盐水处理组的4.8倍、6.9倍和8.8倍。由此可见，研究者设计的治疗策略可有效诱导脑缺血微环境中小胶质细胞表型的重编程，发挥抗炎作用。DISCUSSION•✦研究讨论✦•效果显著提供药物治疗新思路这项研究针对缺血性脑卒中的病理生理机制与病灶微环境，设计了一种具有渗透血脑屏障与病灶靶向能力的纳米平台，通过加载治疗药物丹皮酚与Polymet，实现了协同抗缺血性脑卒中损伤的作用。该材料不仅具有优秀的缺血性病灶靶向能力，还具有良好的治疗效果，可有效清除过量ROS，促进神经血管生成，还可重塑小胶质细胞表型，使其极化为M2型小胶质细胞，减少促炎细胞因子的分泌，重塑了缺血性微环境，发挥了良好的神经保护作用。研究者通过WB、MDA、SOD与促炎细胞因子水平等实验方法对脑组织样本检测，综合结果显示该纳米平台的治疗机制涉及调节Bcl2/Bax/caspase-3蛋白表达，具有良好的抗凋亡作用，结合水迷宫实验对MCAO/R大鼠进行学习能力和空间记忆考核，发现该纳米平台治疗处理的MCAO/R大鼠神经功能与记忆功能显著改善。这是首次将PAE与Polymet共装载入纳米平台用于缺血性脑卒中治疗的研究，这项研究可能会为改进缺血性脑卒中药物治疗方案提供新的思路。参考文献[1] L. Tang, Y. Yin, H. Liu, M. Zhu, Y. Cao, J. Feng, C. Fu, Z. Li, W. Shu, J. Gao, X.-J. Liang, W. Wang, Blood–Brain Barrier-Penetrating and Lesion-Targeting Nanoplatforms Inspired by the Pathophysiological Features for Synergistic Ischemic Stroke Therapy. Adv. Mater. 2024, 2312897. https://doi.org/10.1002/adma.202312897PROFILE王伟博士，教授，博士生导师，岛津青年学者，中国药科大学最受欢迎教师，中国药学会-中恒青年药剂学奖获得者，江苏省“六大人才高峰”高层次人才，江苏省科协首席专家，美国北卡罗来纳大学教堂山分校（UNC）访问学者（导师：Prof. Leaf Huang）研究领域：新型药用微/纳米材料的设计，及其靶向药物递送与联合治疗系统的研究重点聚焦4个子方向：（1）基于高分子聚合物/脂质体的靶向药物传递系统研究（2）基于高密度脂蛋白的多药同靶点联合传输系统研究（3）基于多功能无机材料的疾病诊疗一体化纳米颗粒研究（4）基于仿生/细胞载体的药物/基因精准递送体系研究PROFILE梁兴杰梁兴杰，博士后，博士生导师，享受政府特殊津贴。现任中国科学院重点实验室“纳米生物效应与安全性实验室”副主任，中科院纳米科学卓越中心纳米药物组负责人，中国生物物理学会纳米生物学分会主任等。研究领域：探索和发现新型纳米药物在纳米尺度上独特的分子和细胞学特性，以及纳米技术改进化疗药物疗效和生物利用度的研究。重点聚焦子方向：纳米药物的设计合成、结构优化和功能测定及其应用中克服临床适应性耐受的生物机制。END文案 | 刘惠棋排版 | 夏小倩审核 | 夏小倩发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展

INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background癌症是世界范围内人类死亡的主要原因之一。放射药物治疗(RPT)作为一种新的癌症治疗方式，引起了高度的认可和商业兴趣。RPT将放射性核素传递到肿瘤相关靶点，抑制或破坏肿瘤组织，达到治疗目的。然而，很少有放射性核素本身能够选择性靶向肿瘤部位，放射性药物的有效应用取决于选择合适的载体。研究目的Objectives本文旨在概述不同类型的放射性药物载体及其特点，以及相应放射性药物在癌症治疗中的最新进展和应用。SUMMARY•✦重点概括✦•1放射性标记抗体：基于抗体的放射性药物已广泛应用于癌症治疗，但是目前只有两种药物获得了FDA的批准。放射性标记抗体在实体癌中的应用仍然是一个挑战，然而抗体工程或放射性核素的新发现以及预靶向策略的使用正在试图克服这些问题。2放射性标记肽：一种相对较新、特异性强的放射性药物。人们对开发稳定且定义明确的新型肽载体系统越来越感兴趣，如异源二聚体和环肽，它们为新的放射性标记肽在癌症治疗中带来了希望。34放射性标记肽核酸：尽管基于寡核苷酸的放射性药物在生物医学领域取得了一系列成功，但临床转化仍然缓慢，仍有许多挑战有待解决。放射性标记小分子：放射性标记的小分子在mCRPC方面取得了重大进展。177 Lu-PSMA-617已获得FDA批准，使用不同放射性核素和缀合物的其他多项临床试验正在进行中。抗体、多肽、核酸和小分子修饰的NPs正在积极研究中，同化疗、外束放疗、分子靶向治疗等疗法联合，RPT在肿瘤治疗中有潜力达到其全部疗效。FINDINGS•✦研究发现✦•1放射性标记抗体 放射性标记抗体的特点抗体是最早用于放射性药物的生物载体。对肿瘤上的靶抗原具有高亲和力和特异性，尤其是单克隆抗体(mAbs)及其衍生物。但是由于其相对较高的分子量，完整单克隆抗体存在固有的缺点，包括实体肿瘤内的药代动力学缓慢和低扩散性。虽然抗体片段可以改善实体瘤治疗的药代动力学，但稳定性降低，在健康组织中表现出显著程度的非特异性积累。经批准的放射性标记单克隆抗体及衍生物：放射性标记抗CD20小鼠单克隆抗体90Y-ibritumomab tiuxetan (Zevalin)、131I - tositumumab (Bexxar)、利妥昔单抗、131I-Metuximab、 131I-chT。 在治疗非霍奇金淋巴瘤（NHL）的应用放射标记抗CD20嵌合单抗利妥昔单抗有很大的潜力用于非霍奇金淋巴瘤。利妥昔单抗能够通过内源性和外源性凋亡途径诱导抗体依赖性细胞毒性和细胞凋亡。一项II期研究表明，99%的NHL患者对131 i标记的利妥昔单抗有完全或部分反应，且该治疗毒性低且比化疗更便宜。预靶向RPT是一种很有前景的新方法，旨在提高清除率和减少脱靶毒性，从而最小化毒性和最大化治疗反，包括链霉亲和素-生物素和双特异性抗体(bsAbs)预靶向方法。在链霉亲和素-生物素法中，单克隆抗体和放射性药物分别使用。生物素对链霉亲和素的亲和力高于抗原-抗体的平均亲和力，一个链霉亲和素分子可以结合多种放射性生物素。在此基础上，可以向目标组织输送更高剂量的辐射。临床前研究表明，链霉亲和素生物素RPT治疗淋巴瘤的疗效比直接放射标记的单克隆抗体更好，毒性更低异种移植。然而，链亲和素-生物素RPT受其免疫原性和对内源性生物素的干扰的限制，这可能使该方法的临床转化复杂化。双特异性抗体（bsAb）预靶向方法包括使用对放射性标记半抗原和肿瘤相关抗原都有亲和力的未标记bsAb。根据bsAb预靶向方法，bsAb的一只手臂靶向肿瘤抗原，另一只手臂识别用于RPT的放射性标记半抗原。与直接放射性标记单克隆抗体相比，这种预靶向方法提高了靶向放射性核素治疗NHL的疗效。例如，Sharkey等人报道了使用抗CD20 bsAb TF4和90 Y-DOTA肽的预靶向方法，即使在相对较低的剂量下，也能显著提高生存率，治愈33%至90%的淋巴瘤裸鼠。 在治疗结直肠癌（CRC）的应用最常见的靶向抗原包括癌胚抗原(CEA)、上皮细胞粘附分子、结肠特异性抗原p等。CEA在约95%的结直肠癌中表达，是最常用的靶向抗原。迄今为止，许多临床试验已经评估了抗CEA RPT的疗效。bsAb预靶向方法已被开发用于CRC中的CEA靶向。例如，临床前和临床研究表明，bsAb (TF2)和放射性标记半抗原肽(IMP288)的预靶向可以特异性和快速靶向肿瘤，并抑制肿瘤生长。放射性标记的抗CEA抗体片段，如minibody、F(ab ')和diabod也被用于CRC的治疗研究。2放射标记肽 放射标记肽的特点多肽易于合成和放射性标记，具有良好的药代动力学，低放射性毒性和免疫原性等，使其成为有吸引力的放射性药物载体，特别是异二聚肽和双环肽的发展提供了强大的载体体系。放射性标记生长抑素(SST)类似物177 Lu-DOTA-TATE于2018年被FDA批准用于治疗成人SST阳性胃肠胰神经内分泌肿瘤(GEP-NETs)患者。SST是一种含环二硫键的肽激素，可与全身表达的5种生长抑素受体亚型(SSTR1-5)结合。SST类似物是用于NENs的最先进的放射性药物，它主要有两大类:激动剂和拮抗剂。激动剂奥曲肽是第一个合成的SST类似物，两种常见的放射性标记结构DOTATOC和DOTATATE也是激动剂，评估177 Lu-DOTA-TOC在GEP-NETs患者中的有效性和安全性的III期试验正在进行中(NCT03049189)，预计将于2029年6月完成。SSTRs拮抗剂如LM3和JR11的引入是SSTRs靶向领域的重要进展。临床前和临床研究表明，与激动剂相比，SSTR拮抗剂与SSTR的结合能力更好，肿瘤摄取率更高，并且可以提供更高的辐射剂。使用放射性标记的SSTR拮抗剂可能为NETs提供更成功的治疗策略。 放射标记肽在治疗前列腺癌(mCRPC)的应用前列腺癌过表达特异性受体，包括胃泌素释放肽受体(GRPR)、前列腺特异性膜抗原(PSMA)、整合素等。放射性标记蛙皮素(Radiolabeled bombesin, BBN)类似物对GRPR具有高亲和力和特异性，在GRPR阳性癌症治疗领域的研究一直蓬勃发展。首个用于治疗的放射性标记蛙皮素类似物是强效GRPR激动剂177 Lu-AMBA，它以高亲和力与GRPR结合，显示出很高的治疗潜力。然而，一项针对转移性去势抵抗患者的I期升级研究中发现，注射177 Lu-AMBA治疗剂量后出现严重不良反应，前列腺癌(mCRPC)患者被停止治疗。近年来，研究人员一直在开发放射性标记的异源二聚体。例如，异二聚肽(RGD-Glu-[90Y-DO3A]-6- Ahx - RM2)和小分子连接肽125I-BO530。与相应的单价肽配体相比，异源二聚体可以同时或独立结合不同的靶受体，从而与靶细胞的结合更强。 放射标记肽在治疗神经胶质瘤的应用胶质瘤细胞表达特异性受体和糖蛋白，如神经激肽1型受体(NK1R)、整合素、MMP-14等。P物质是NK1R的天然配体，因此放射性标记的P物质类似物可用于靶向NK1R治疗胶质瘤。放射标记的异二聚体肽在胶质瘤的临床前研究中显示出非常有利的结果。如2022年Liu等人利用放射性标记的异二聚肽iRGDC6-lys(211At-ATE)-C6-DA7R靶向整合素和VEGF受体治疗胶质瘤，可显著抑制肿瘤生长，延长载瘤小鼠的生存期。放射性标记双环肽在癌症治疗中具有巨大的前景。双环肽可以人工合成，具有高亲和力和选择性，具有高肿瘤穿透性和快速从正常组织排出的特点。基于纳米医学的方法正被用于开发胶质母细胞瘤的创新治疗策略。2022年，Silva等人设计了177个携带P物质衍生物的lu标记AuNPs，在胶质母细胞瘤细胞中显示出显著的放射生物学效应，细胞摄取和内化程度高，细胞活力和存活率降低，值得进一步的临床前评估。3放射标记核酸 放射标记核酸的特点与应用核酸载体由多种结构变体组成。反义寡核苷酸(ASO)和核酸适体作为放射性药物载体非常有前景。目前，放射性标签ASO已经取得了一系列成功。许多更有效的策略改善ASO的传递。例如，采用细胞穿透肽基纳米探针，优化标注方法，应用核酸类似物反义肽核酸(PNA)，使用RNA介导的预靶向，利用寡核苷酸功能化的NP等。4放射性标记小分子 放射性标记小分子的特点与应用小分子放射性药物可以快速穿透肿瘤，从非靶组织中迅速清除等，从而降低毒性，与大分子相比。这种治疗方法正受到越来越多的关注。2022年，放射性标记小分子177 Lu-PSMA-617被FDA批准用于雄激素受体途径抑制和紫杉醇化疗后PSMS阳性mCRPC的治疗。有报道称放射标记的异源二聚体提高了前列腺癌治疗的特异性和准确性。例如，Abouzayed等人合成了PSMA/ GRPR靶向的异二聚体125 I-BO530，该异二聚体由PSMA-617与肽连接形成，在体外和体内均表现出靶向特异性和长时间的活性保持。小分子修饰的NPs也增强了NPs靶向癌细胞的特异性。2022年，Cheng等人报道了高特异性PSMA靶向配体的包含使111 In/177 Lu-nanotexaphyrin在PSMA阳性前列腺肿瘤中优先积累，并在异种移植模型中成功抑制肿瘤生长。多项其他临床前和临床研究也在评估针对PSMA的前列腺癌治疗新策略，包括单药治疗和联合治疗。目前正在进行一项评估225 Ac-PSMA-617在前列腺癌患者中的安全性的I期研究，预计将于2025年7月完成(NCT04597411)。同时，225 Ac-PSMA-I&T用于mCRPC的II期试验正在进行中，预计将于2024年12月完成(NCT05219500)。一些试验正在研究PSMA-RPT联合其他治疗方式来改善癌症治疗，包括化疗(NCT05340374)、免疫治疗和靶向治疗(NCT03874884)。例如，Czernin等人发现PSMA RPT和PD-1阻断具有协同抗肿瘤作用。与单药治疗相比，225 Ac-PSMA-617和抗pd -1联合治疗显著改善了前列腺癌小鼠模型的疾病控制。有一项I/II期临床试验联合177 Lu-PSMA-I&T和mAb 225 Ac-J591治疗进行性mCRPC，预计研究完成日期为2027年12月(NCT04886986)。基于小分子的RPT在过去几年中取得了重大进展，这种治疗方法可能在未来几年发挥越来越重要的作用。5放射性标记纳米粒子 放射性标记纳米粒子的特点NPs作为放射性药物载体的应用发展迅速，进一步提高了放射性药物的治疗效果。NPs大致可以分为有机NPs和无机NPs。有机NPs包括脂质体、树状大分子和聚合NPs。无机纳米粒子包括金纳米粒子、二氧化硅纳米粒子和碳基纳米粒子。它们作为放射性核素载体在癌症治疗中被广泛讨论。 放射性标记纳米粒子在癌症中的应用2022年，Huang等人证明静脉注射AuNPs 211 At-AuNPs@mPEG可显著抑制胰腺癌模型中的肿瘤生长，为静脉注射适合RPT的NPs设计提供了新的框架。NP已被多肽、抗体和适体等有效功能化，以特异性结合肿瘤受体，并且这些靶向配体与NP结合的数量可能远不止一个。例如González-Ruíz等人对负载177 Lu的适体和肽标记的AuNPs的治疗效果进行了评价，发现其在体外和体内均显著降低肿瘤细胞活力，抑制肿瘤进展。近年来，人们对放射性标记的NPs进行了许多临床前研究，它们有望在癌症治疗中发挥关键作用。参考文献[1] Zhang T, Lei H, Chen X, Dou Z, Yu B, Su W, Wang W, Jin X, Katsube T, Wang B, Zhang H, Li Q, Di C. Carrier systems of radiopharmaceuticals and the application in cancer therapy. Cell Death Discov. 2024 Jan 9;10(1):16. https://doi.org/10.1038/s41420-023-01778-3. END文案 | 石利欣排版 | 石利欣审核 | 夏小倩发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展

INTRODUCTION•✦研究介绍✦•最近，中国医学科学院阜外医院王利教授团队在心力衰竭领域取得了突破性的发现。王利教授团队以INO80作为研究对象，通过系统化的实验设计和深入的分析，成功揭示了INO80依赖的转录调控网络在心力衰竭的发生与发展中所扮演的重要角色。这项研究有望为心力衰竭的治疗提供新的理论依据。研究背景Background心力衰竭可能由多种原因引起，如高血压、冠心病、心肌病等。心力衰竭常导致患者出现疲乏、气短、水肿等症状，给患者的生活带来不便。心力衰竭作为一种常见且严重的心脏疾病，其发病率和死亡率一直居高不下。然而，迄今为止，心力衰竭的具体发病机制尚不完全清楚，这给临床治疗和预防带来了巨大挑战。研究意义Significance目前心力衰竭依旧缺乏有效的治疗手段。因此，寻找并揭示心力衰竭发生发展的关键分子机制显得尤为重要。METHODS•✦研究方法✦•NO80基因编码的蛋白质染色质重塑功能NO80基因编码的蛋白质是一种特殊的酶复合物，它能够通过重组、修复和重塑染色质结构来维持基因组的稳定性和整体结构。根据研究，INO80复合物可以通过以下几个方面来发挥染色质重塑功能：ATP依赖的染色质重塑INO80复合物能够利用ATP分子的能量，解开染色质上的紧密结构，促使染色质的松弛和开放。这样一来，基因表达调控因子和转录因子等分子可以更容易地与染色质相互作用，实现基因的转录和表达。染色质重塑与DNA修复INO80复合物还参与DNA损伤修复过程中的染色质重塑。当DNA受到损伤时，INO80复合物可以被招募到损伤位点，通过重塑染色质结构的方式，协助其他修复因子更好地访问和修复损伤的DNA。细胞周期调控研究还发现，INO80复合物在细胞周期调控中发挥重要作用。它可以帮助细胞正确进行DNA复制、有丝分裂和染色体分离等关键过程，确保细胞正常的有序分裂和遗传信息的传递。这对于细胞的正常功能发挥至关重要。研究表明，INO80基因还与DNA修复、转录调控、细胞周期等多种生物学过程密切相关。但是INO80作为一种调控基因转录和染色质重塑的重要蛋白复合物，在心脏细胞发挥的功能依旧未知。实验设计Experimental Design王利教授团队通过对大量心衰患者心脏组织进行基因测序分析和免疫组织染色，发现INO80基因在心力衰竭组织中表达水平明显上调。该研究利用转录组学和单细胞测序技术，分析了INO80过表达对在心功能的影响作用及其下游调控网络的变化。为了进一步验证INO80与心力衰竭之间的关系，团队利用小鼠模型构建了心功能障碍的实验模型，并进行INO80基因敲除实验后，观察了INO80敲除对基因表达和心脏功能的影响。FINDINGS•✦研究发现✦•发现1INO80与心脏发育和心脏衰竭相关下图展示了INO80与心脏发育和心力衰竭有关。发现2心肌细胞INO80异位表达的影响研究结果显示，INO80基因过表达小鼠表现出心功能下降，心肌细胞发生异常改变，心肌重构进程受到明显抑制。下图表明心肌细胞INO80异位表达将导致心力衰竭伴射血分数降低。发现3INO80异位表达重塑转录调控网络通过进一步分析，王利教授团队揭示INO80依赖的转录调控网络在心力衰竭的发生和发展中具有关键作用。下图展现了INO80的异位表达导致对心脏功能重要的转录调控网络的重塑。发现4INO80的减少可以防止心力衰竭的进展INO80表达水平过高会导致心力衰竭相关基因的异常表达，影响心肌细胞凋亡、纤维化和炎症反应等关键过程，并引发心脏功能的进一步恶化。而敲除INO80则能延缓心力衰竭的发生发展。因此调控INO80依赖的转录调控网络可能成为心力衰竭治疗的新靶点，有望改善患者的预后和生活质量。DISCUSSION•✦研究讨论✦•研究展望_这项研究的成果不仅有助于加深我们对心力衰竭的认识，还为未来的临床治疗和预防提供了新的思路和目标。这项研究为新型心力衰竭治疗策略的开发提供了新的思路和靶点。通过进一步研究INO80依赖的转录调控网络，我们或许能够找到更有效的干预手段，开发出更加精准、有效的心力衰竭治疗药物，为心力衰竭患者带来更好的预后，生活质量和长期康复效果。相信随着更多的科学家们的投入和努力我们对心脏疾病的认知将不断深化为保护人类健康贡献更多的力量参考文献[1] INO80-Dependent Remodeling of Transcriptional Regulatory Network Underlies the Progression of Heart Failure. Zongna Ren, Wanqing Zhao, Dandan Li, Peng Yu, Lin Mao, Quanyi Zhao, Luyan Yao, Xuelin Zhang, Yandan Liu, Bingying Zhou, Li Wang. PMID: 38152931 DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.123.065440PROFILE王利北京大学医学部博士，先后在美国斯坦福大学和国立卫生研究院从事博士后研究以及担任研究助理，中国医学科学院阜外医院研究员，博士生导师主要从事心血管疾病的机制研究、以及诱导多能干细胞向心血管系统定向分化从而进行心血管再生医学的探索。长期致力于心脏再生修复研究，定义人心血管细胞亚型，将研究的分辨率从传统细胞类型提升到细胞亚型，并揭示了疾病不同阶段细胞亚型的差异作用，为精准细胞治疗奠定了理论基础。END文案 | 孟燚磊排版 | 夏小倩审核 | 夏小倩发布｜姜笑南

INTRODUCTION•✦研究介绍✦•全球疾病负担研究Global Burden of DiseaseGBD研究为我们提供了了解21世纪全球人口所面临的健康挑战的宝贵资源。这项由健康指标与评估研究所（Institute for Health Metrics and Evaluation，IHME）主导的研究，是目前为止最为全面的全球流行病学研究。GBD通过追踪各国内部及国际间的健康进展，为医生、研究者和政策制定者提供了关键的信息资源，推动了问责机制的建立，并致力于提升全球人民的生活质量。最新成果The Lancet近日，《柳叶刀》（The Lancet）更新了GBD相关研究的最新结果。GBD 2021是先前发表的涵盖1990年至2019年的估计数的更新，总结了1990年至2021年间204个国家和地区以及811个国家以下地区按年龄-性别-地区-年份分列的288种死因造成的死亡率和寿命损失年。FINDINGS•✦研究发现✦•全球死亡原因Causes of global deaths2019年，全球年龄标准化死亡的主要原因与1990年相同；按降序排列依次为：缺血性心脏病、中风、慢性阻塞性肺病和下呼吸道感染。然而，2021年，COVID-19取代中风成为第二大年龄标准化死亡原因，中风降至第三位，慢性阻塞性肺病降至第四位，下呼吸道感染降至第七位。COVID-19大流行造成的死亡和其他与大流行有关的死亡改变了年龄标准化死亡主要原因的死亡模式。1990年、2019年和2021年全球主要死亡原因和每10万人口中男性和女性合计的年龄标准化死亡率全球寿命损失年原因Causes of global YLL1990年，年龄标准化YLL(years of life lost)率的前三大原因为：新生儿疾病、下呼吸道感染和腹泻病。2019年，新生儿疾病仍然是年龄标准化YLL的首要原因，第二和第三大原因分别为缺血性心脏病和中风，被非传染性疾病所取代。2021年，COVID-19成为全球年龄标准化YLL的第二大原因，新生儿疾病排名第一，缺血性心脏病排名第三。1990年、2019年和2021年全球YLL主要原因和每10万人口中男性和女性合计的年龄标准化YLL率全球预期寿命分解Global life expectancy自1990年至2019年，全球预期寿命稳步提高。1990-2019年，全球预期寿命增加了7.8岁（95% UI 7.1-8.5）。然而，2019-2021年，由于COVID-19死亡率和其他与大流行相关的死亡率上升，全球预期寿命下降了2.2岁。对全球和区域预期寿命进行分解分析，发现：对全球预期寿命增加影响最大的原因为肠道感染，其次为下呼吸道感染、中风等；对全球预期寿命影响最大的是COVID-19，2019年-2021年间导致全球预期寿命下降了1.6岁。1990-2000年、2000-2010年、2010-2019年和2019-2021年全球男性和女性主要死亡原因导致的预期寿命变化情况DISCUSSION•✦研究讨论✦•研究启示_COVID-19大流行不仅是一场全球性的卫生危机，更深刻地重塑了全球的健康和死亡率模式。_作为主要死亡原因，COVID-19在两年内减少的预期寿命几乎与几十年来减少传染性和非传染性疾病对预期寿命的改善程度相当。_这提示各界应持续关注COVID-19大流行带来的短期和长期效应，包括但不仅限于对不同人群预期寿命长期影响的研究、卫生系统弹性的研究、对全球经济与社会影响的研究、对心理健康与社会支持的研究及疫苗与治疗策略的研究等。参考文献[1] Baker J L, GBD 2021 Causes of Death Collaborators. Global burden of 288 causes of death and life expectancy decomposition in 204 countries and territories and 811 subnational locations, 1990-2021: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2021[J]. Lancet, 2024.GBD公开数据源：https://ghdx.healthdata.org/gbd-2021/sources（Global health Data Exchange GBD 2021 website）PROFILEIHMEInstitute for Health Metrics and Evaluation健康指标与评估研究所IHME是一家独立的人口健康研究机构，总部设在华盛顿大学医学院，与世界各地的合作者共同致力于开发及时、相关、科学有效的证据，以揭示各地的健康状况。IHME旨在为卫生政策和实践提供信息，以实现其愿景：所有人都健康长寿。END文案 | 刘涛排版 | 夏小倩审核 | 夏小倩发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展

点击上方蓝字，关注我们INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background癌症是当今世界面临的主要健康问题之一。微卫星不稳定型(MSI)癌症是一类特殊的癌症亚型，因错配修复基因缺陷而导致的微卫星序列异常。尽管免疫检查点抑制剂治疗取得了一定成果，但MSI癌症患者仍有较大的未满足医疗需求。最近的多个遗传筛选研究发现，在MSI癌细胞中，Werner综合征ATP依赖性DNA解旋酶(WRN)是一个潜在的合成致死靶点。研究目的Objectives本研究旨在开发一种临床阶段的WRN解旋酶抑制剂HRO761，并对其进行全面的结构、生物化学、细胞和药理学特性研究，探索其作为MSI癌症治疗新策略的潜力。METHODS•✦研究方法✦•多元技术对HRO761全面评估1通过ATP结合筛选和药物化学优化，发现了先导化合物并优化得到HRO761。2解析了HRO761与WRN解旋酶结构域的共晶结构，阐明了其独特的变构别构抑制机制。3系统评估了HRO761对WRN及其他RecQ家族解旋酶的生化抑制活性和选择性。4在多个MSI和MSS细胞系中研究了HRO761的抗增殖活性、DNA损伤和细胞周期阻滞效应，以及对WRN蛋白的影响。5利用CDX和PDX模型评估了HRO761的体内药效学、PK/PD特性和抗肿瘤疗效。这些多维度的研究为阐明HRO761的作用机制和开发其临床应用潜力提供了关键依据。一个有趣的发现是，HRO761可以诱导MSI肿瘤细胞中WRN蛋白的降解，但在正常细胞中没有这种效应。FINDINGS•✦研究发现✦•1HRO761的发现与分子机制研究人员最初使用WRN解旋酶测定(DNA解旋和ATP酶活性)进行筛选，只发现了共价抑制剂，与之前其他WRN抑制剂筛选活动的结果类似。他们将这些抑制剂鉴定为变构别构、ATP竞争性抑制剂，其作用靶点为Cys727。为了找到酶活性筛选中未检测到的非共价弱抑制剂，研究人员开发了一种ATP结合测定方法。通过这一创新筛选策略，研究人员从150,000个化合物的文库中筛选出了唯一的非共价结合hit化合物1(图1a)。随后采用基于结构的药物设计，并以**亲脂效率(lipophilic efficiency, lipE)**作为指标，对该化合物进行优化，得到了细胞水平活性很好但分子量较大的化合物2(图1b)。为了在提高化合物渗透性的同时降低亲脂性，研究人员采用基于物理的性质预测方法，系统搜索了离群值转化。最终得到的优化化合物HRO761在保持较大分子量(702 Da)的同时，具有良好的物理化学性质、DMPK特性和高选择性。HRO761与WRN解旋酶核心结构域(包括两个RecA样解旋酶结构域D1和D2)形成的共晶体结构显示，HRO761结合在D1-D2界面上的一个非保守变构位点，解释了其相对于其他RecQ家族解旋酶的高选择性(图1c, d)。有趣的是，与ATP类似物结合时相比，HRO761诱导D1和D2结构域发生约180°的相对旋转(图1c)，这是由D1和D2之间的一个灵活铰链区(728-732位氨基酸)的构象变化引起的。HRO761与这一铰链区有广泛的相互作用，几乎所有HRO761分子上的重原子都参与了与WRN的极性相互作用(图1d)。这种独特的结合模式使HRO761竞争性地占据了ATP的部分结合位点，并通过变构诱导Walker基序移位，从而阻断ATP结合和水解(图1e)。然而，HRO761并不影响DNA底物与WRN的结合。图1. HRO761的鉴定和作为变构WRN抑制剂的结构基础a. 高通量筛选流程及筛选标准，最终筛选出hit化合物1。b. hit化合物1的结构及基于结构活性关系和理化性质优化得到临床候选药物HRO761 (化合物4)。c. 晶体结构显示HRO761以新颖构象结合WRN解旋酶的D1-D2结构域界面，起变构别构抑制作用。d. HRO761与D2结构域ATP结合位点部分重叠，其结合位点特异性强，含有丰富的精氨酸残基。e. 与ATPγS结合状态相比，HRO761诱导D2结构域发生构象变化，取代并拟态ATP γ-磷酸，改变Walker基序构象。在HRO761诱导的这种构象中，WRN的C末端从游离状态下的α螺旋构象转变为类似RNase A的β折叠构象(图2, 右)，催化位点完全暴露，H13和H114两个关键催化残基的构象与RNase A中的一致，可以很好地催化RNA底物水解(图2a, c)。这种C末端构象的重排是由其与18S rRNA h30、β5/6等多个元件的相互作用引起和稳定的(图2d)。综上，这些结果表明HRO761以一种独特的变构机制特异性抑制WRN，并通过稳定无活性构象而发挥强效的催化抑制作用。这为高选择性和高效的WRN抑制剂的理性设计提供了重要结构基础。2WRN抑制剂在MSI细胞中选择性诱导图2. WRN抑制剂在MSI细胞中选择性诱导DNA损伤和细胞周期阻滞a. HRO761对MSI细胞SW48和MSS细胞CAL33的4天处理剂量-存活率曲线。b. HRO761在MSI和MSS细胞株中的CFA GI50与DRIVE数据库中WRN依赖性评分的相关性。c. HRO761在MSI和MSS细胞中的CellTiter-Glo GI50和PS50(蛋白稳定化IC50)的相关性。C727突变减弱HRO761与WRN的结合。d，e. HRO761在MSI细胞中选择性诱导DNA损伤反应，WRN降解及染色质结合。f. 蛋白质组学证实HRO761在MSI细胞中特异性降解WRN。g. HRO761诱导的WRN降解依赖于细胞背景，拓扑异构酶抑制剂诱导的WRN降解为普遍现象。h. 基因表达分析显示HRO761在MSI细胞中激活p53通路。为了系统评估HRO761的细胞活性，研究人员在20个MSI和8个MSS细胞系中测试了其抗增殖活性。结果发现，HRO761在纳摩尔浓度(IC50 50-1000 nM)下选择性抑制MSI细胞系的克隆形成，但即使在10 μM高浓度处理10-14天也不影响MSS细胞系(图2b)。HRO761的敏感性与细胞内WRN的依赖性(DRIVE score)相关。然而，HRO761与WRN的结合在所有检测的MSI和MSS细胞系中都是相似的，其蛋白稳定化IC50(PS50)在10-100 nM范围内(图2c)。敲入C727A或C727S突变降低了HRO761与WRN的结合，同时削弱了其细胞增殖抑制和PD效应(图2c)。这些结果说明，尽管HRO761在所有细胞中都能有效结合WRN，但只在MSI细胞中抑制WRN才产生选择性的细胞毒性。在对HRO761敏感的MSI细胞系中，观察到HRO761处理诱导DNA损伤反应，包括ATM、CHK2激酶磷酸化，p53激活和γH2AX фокі增加，而在HRO761不敏感的细胞系中未见此反应(图2d)。有趣的是，HRO761诱导WRN降解和染色质结合增加也只在MSI细胞中观察到(图2e)。蛋白质组学分析证实，WRN是HRO761处理后在3个MSI细胞系(而非MSS细胞系)中丰度下降最显著的蛋白(图2f)。进一步研究表明，HRO761诱导的WRN降解发生在蛋白水平且依赖于蛋白酶体。虽然拓扑异构酶抑制剂如喜树碱和依托泊苷也能诱导WRN降解，但这是普遍现象，而非MSI细胞特异的(图2g)。相比之下，WRN敲除对HRO761诱导的DNA损伤反应没有明显影响，提示WRN功能丧失是HRO761诱导DNA损伤和随后WRN降解的上游事件。RNA测序分析显示，HRO761在4个MSI细胞系中显著调控了多个基因的表达，包括CDKN1A、MDM2等p53靶基因，而在MSS细胞和WRN敲除细胞中没有观察到基因表达变化(图2h)。小鼠移植瘤研究也证实了p53通路在体内被HRO761激活。更详细的分析表明，HRO761处理后1小时内即诱导ATM和CHK2激活，8小时后WRN降解明显，24小时时p21表达上调并引起G2/M期阻滞(图3a-e)。这些结果提示WRN降解可能是DNA损伤反应激活的下游事件，而非细胞周期阻滞的原因。此外，虽然DNA损伤反应通常伴随有CHK1激活和S期阻滞，但HRO761主要诱导G2/M期阻滞，这可能与MSI细胞中CHK2水平下调有关(图3a)。最后，研究人员分析了HRO761的抗肿瘤活性与p53状态的关系。基于DRIVE数据的重新分析表明，无论p53状态如何，MSI细胞均依赖WRN。体外实验证实，HRO761在HCT116 p53野生型和敲除细胞中的IC50相似(图3f)，但在后者中未见p21等p53靶基因的诱导(图3g, h)。然而，ATM/CHK2激活和WRN降解在两种细胞中都能被HRO761诱导(图3g)。这些结果在另外两个p53突变的MSI细胞系中得到了进一步验证。图3. WRN抑制剂以时间和剂量依赖的方式诱导细胞周期阻滞和DNA损伤，与p53无关综上所述，通过在细胞水平和分子水平的系统研究，阐明了HRO761选择性杀伤MSI细胞的作用机制，即选择性诱导持续的DNA损伤反应，并引起细胞周期阻滞和凋亡。这一过程不依赖于p53，而主要由ATM-CHK2通路驱动，并伴随有WRN的泛素化降解。这些发现突显了HRO761作为精准治疗MSI肿瘤的巨大潜力。3HRO761在动物模型中的药效学评估为了评估HRO761作为临床候选药物的潜力，研究人员系统分析了其在多个CDX和PDX肿瘤模型中的药代动力学、药效学和抗肿瘤疗效。在SW48结肠癌CDX模型中，HRO761表现出良好的口服药代动力学特性，在20-120 mg/kg剂量范围内的暴露量与剂量成正比，连续给药92天未见明显蓄积(图4a, b)。从抗肿瘤疗效来看，HRO761在20 mg/kg即可使肿瘤生长静止，60-120 mg/kg剂量下可诱导75-89%的肿瘤消退，维持缓解长达60天(图4a)。重要的是，HRO761的血药浓度与疗效密切相关，其游离血药浓度时间曲线(AUC)高于细胞水平IC90的时间与肿瘤生长抑制率成正比(图4b)。PD标志物分析显示，HRO761在体内有效抑制WRN，诱导DNA损伤反应(pKAP1增加)并激活p53通路(p21诱导)，这些变化在60 mg/kg剂量下于给药后第8天达到稳态，并随肿瘤消退而逐渐减弱(图4c)。组织学分析也证实，HRO761剂量依赖性地抑制肿瘤细胞增殖(Ki67阳性)，并引起细胞核增大，提示有丝分裂灾变(图4d)。在一项包括结直肠癌、卵巢癌、胃癌和子宫内膜癌等多个适应症在内的大型PDX和CDX药效筛选中，HRO761展现出广谱的抗肿瘤活性，总体疾病控制率约70%，其中35%为疾病稳定，30%为部分缓解，9%为完全缓解(图4e)。值得一提的是，在该项研究中观察到的2例完全缓解均为p53突变的肿瘤模型，再次印证了HRO761的p53非依赖性抗肿瘤机制。最后，研究人员评估了HRO761与伊立替康联用的疗效。体外试验表明，HRO761与伊立替康在低于各自有效浓度时即可产生协同的细胞毒作用，并在高浓度HRO761处理下完全抑制了细胞再生长(图4f)。γH2AX分析证实，药物联用较单药可显著增加DNA双链断裂。体内研究进一步证实，HRO761与伊立替康联用可在多个剂量组合下诱导肿瘤完全消退，且未见明显毒副作用(图4g)。这提示联合用药可能降低HRO761和伊立替康所需的个体给药剂量，从而拓宽治疗窗。图4. HRO761在体内药效学验证了其针对MSI肿瘤的合成致死作用SUMMARY•✦总结与展望✦•MSI癌症患者新的治疗选择HRO761是首个进入临床开发的WRN抑制剂，对MSI癌症具有独特的合成致死作用，有望为MSI癌症患者提供新的治疗选择。目前HRO761正在开展I期临床试验，以评估其在结直肠癌等MSI实体瘤中的安全性和初步疗效。未来研究进一步探索HRO761的治疗方案总的来说，这是一项出色的转化研究，揭示了WRN解旋酶抑制剂HRO761独特的作用机制，并在多个层面验证了其作为MSI癌症治疗新策略的潜力。未来还需进一步探索HRO761与其他治疗方式的最佳组合，以期最大化临床获益。同时，WRN降解的分子机制，以及HRO761耐药的可能机制也值得深入研究。参考文献[1] Ferretti, S., Hamon, J., de Kanter, R. et al. Discovery of WRN inhibitor HRO761 with synthetic lethality in MSI cancers. Nature 629, 443–449 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07350-yEND文案 | 潘兴明排版 | 夏小倩审核 | 石利欣、夏小倩发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展