来篇靠谱的——西兰花,有助2型糖尿病患者控制血糖

先不谈正文,扯点别的。爸妈朋友圈一向是“养生大师”频繁出没之地,或炮制耸人听闻的标题,宣称某些美食其实富含重金属寄生虫激素毒素添加剂避孕药,吃了马上导致癌症畸形痴呆遗传变异不孕不育,“千万别吃,马上扔掉!”;或高举“食药同源”的大旗,极力吹嘘某些常见食品的神奇功能,大蒜、绿豆、圆白菜们华丽转身为仙家丹药,治愈癌症、糖尿病、高血压都不在话下,就像张悟本大师所推销的那样“把吃出来的病吃回去”,如此等等。养生和健康的需求本身没有错,错的是那些绑架这种需求的无耻造谣者。其实各路牛鬼蛇神的套路并不复杂,但造谣容易辟谣难,说服爸妈,有时甚至比说服论文答辩委员会要难上万倍。各路朋友圈谣言。图片来自网络堵不如疏,这次笔者准备了一篇靠谱的“食药同源”文章。所谓靠谱,在笔者这么一个理科男看来,无非是结论有逻辑严密的实验数据支持,发表的学术论文经过了严格的同行评议。书归正文。本次的主角是2型糖尿病(T2D)与西兰花。不少人心中的餐桌恶梦——西兰花。图片来自网络糖尿病已成为全球最严重的公共卫生问题之一,根据世界卫生组织(WHO)2016年出版的《全球糖尿病报告》,2014年全球估计有4.22亿成人患有糖尿病[1]。世界各地的糖尿病患者中有绝大多数的人患有T2D,主要是因体重过重和缺乏身体活动所致[2]。T2D由于人体无法有效利用胰岛素造成,主要见于成人。有些病人表现为胰岛素抵抗,其肌肉、脂肪、肝脏等细胞对胰岛素不敏感,细胞上的受体不能与胰岛素很好地结合,导致胰岛素不能正常发挥作用而使血糖浓度升高。目前二甲双胍是治疗T2D的一线药物,它可以抑制过多的内源性肝葡萄糖的生成,并且可以改善周围组织对胰岛素的敏感性,从而增加它们对葡萄糖的摄取与利用,最终降低空腹与餐后的血糖水平。2型糖尿病。图片来源:drugwatch然而,15%的T2D患者由于肾小球滤过率降低而不能服用二甲双胍,否则会有乳酸中毒的风险。此外,多达30%的患者在接受二甲双胍治疗后会出现许多副反应,如恶心、腹胀、腹部疼痛及腹泻等。因而,科学家们正努力寻找新的方法及药物来帮助T2D患者控制血糖。来自瑞典隆德大学糖尿病研究中心的Anders Rosengren教授带领其团队,分析了与T2D相关的基因表达模式,并将其与数千种药物对基因及基因表达的影响进行比较,发现十字花科蔬菜(例如西兰花)中常见的萝卜硫素(sulforaphane,SFN)能够抑制肝细胞中葡萄糖的产生,并能改善高脂肪和高果糖饮食动物的葡萄糖耐受。在临床试验中,富含萝卜硫素前体——萝卜硫苷的西兰花芽(broccoli sprout)提取物可有效降低肥胖且血糖控制较差的T2D患者的空腹血糖和糖化血红蛋白(HbA1c)水平。相关研究发表于Science Translational Medicine 杂志上。Anders Rosengren教授。图片来源:Lund UniversityAnders Rosengren教授的课题组致力于T2D的研究,他们使用生物信息学方法整合来自患者样本的基因数据和基因表达数据,并确定疾病相关基因,进而研究其致病机制。在以往的研究中,他的课题组就鉴定了SFRP4和ADRA2A作为T2D的新型疾病基因。本文中,他们的理念也是在基因及基因表达层面比较T2D的“疾病特征”(disease signatures)与药物的“药物特征”(drug signatures)。所谓“疾病特征”指的是受疾病影响组织中的基因表达谱,而所谓“药物特征”指的是施药前后引起的基因表达差异,并不限于该药物的靶标。通过二者的比较,他们希望寻找出可以逆转T2D“疾病特征”的药物。研究人员首先收集小鼠的基因表达数据,并通过分析其与已确定的共表达基因组的拓扑重叠,确定了与高血糖相关的1720个基因。接着,他们采用四个不同的标准作为过滤器进一步筛选出T2D肝组织中50个致病的特征基因。最后,他们基于3852个药物的数据库,发现与50个致病特征基因有着最高重叠的药物——萝卜硫素。萝卜硫素的分子式。图片来源:Wikipedia基于此,研究人员使用大鼠肝癌细胞作为研究对象,发现萝卜硫素可以有效降低细胞中葡萄糖的产量(下图)。进一步机理研究证实萝卜硫素诱导了核转录因子NRF2的核移位,降低了肝糖异生中关键酶的基因表达,如Pck1和G6pc,而对胰岛素信号通路以及线粒体氧耗没有影响。另外,研究人员还在小鼠肝细胞中重现了萝卜硫素降低葡萄糖产量的作用。萝卜硫素可抑制肝癌细胞中葡萄糖产生。图片来源:Sci. Transl. Med.接着,研究人员以高脂肪和高果糖饮食啮齿动物(大鼠和小鼠)为模型,证实萝卜硫素可以有效改善动物的葡萄糖耐受,控制血糖水平。萝卜硫素可改善高糖高脂饮食引起的糖尿病动物的血糖水平。图片来源:Sci. Transl. Med.仅有细胞实验和动物实验的结果,并不能证明萝卜硫素能对人类T2D患者有效。研究人员为之进行了临床试验[3],口服高浓度西兰花芽提取物对招募的97名T2D患者进行治疗,每天一次(每次剂量相当于150 mmol 萝卜硫素),持续12周。结果表明,在血糖控制较差(HbA1c > 50 mmol/mol)且肥胖(身体质量指数BMI > 30 kg/m2)的T2D患者中,空腹血糖和糖化血红蛋白HbA1c的降低最为明显,而对于其他T2D患者的作用却不甚显著。Rosengren教授表示,高剂量的高浓度西兰花芽提取物目前还不能作为药物推荐给T2D患者进行治疗,他们还需要进一步的研究以解决更多的问题。另外,对于西兰花作为抗糖尿病蔬菜的前景,Rosengren教授提醒到,患者服用的萝卜硫素剂量是正常西兰花中萝卜硫素含量的约一百倍,这“相当于每天吃下5千克的西兰花”[4]。好吧,一天十斤西兰花,再喜欢吃的人也能吃吐了吧?但在日常饮食中适当增加西兰花的摄入量,肯定有利无害。别挡着我吃西兰花。图片来自网络【X-MOL提示:本文内容仅属学术研究范畴,不能指导临床药物的使用。任何药物的服用与停用,都应以医嘱为准!】原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Sulforaphane reduces hepatic glucose production and improves glucose control in patients with type 2 diabetesSci. Transl. Med., 2017, DOI: 10.1126/scitranslmed.aah4477参考资料:1. http://www.who.int/diabetes/global-report/zh/ 2. http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs312/zh/ 3. https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02801448?term=NCT02801448&rank=1    4. https://www.newscientist.com/article/2134735-5-kilograms-of-broccoli-in-a-pill-slashes-diabetics-blood-sugar/ (本文由冰供稿)

来源: X-MOL 2017-07-22

阿尔茨海默氏症的致病蛋白纤维,与人类繁衍息息相关?

一说起阿尔茨海默氏症(AD),大伙儿往往闻之色变。作为一种神经退行性顽疾,人们迄今未找到能有效预防、治疗阿尔茨海默氏症的方法。研究显示,这种疾病与β-淀粉样蛋白存在密切关联,这种蛋白若过度聚集形成蛋白纤维而沉积在大脑中,就有可能导致阿尔茨海默氏症。2007年,研究人员有了一个意外发现,他们居然在精液中发现了淀粉样蛋白纤维!一开始,大家都觉得这可是个天大的坏消息,觉得这些“不良分子”会与艾滋病病毒(HIV)狼狈为奸,促使病毒进入细胞。然而,在注意到大多数灵长类动物都带有这些纤维后,来自加州大学旧金山分校(UCSF)的生物学家Nadia Roan却有了不同的想法,“如果这些纤维毫无益处,它们在进化的过程中应该早已被淘汰了。”于是,她将HIV进入宿主细胞与精子进入卵细胞联系起来,并冒出了一个念头:这些纤维是否会促进受精?Nadia Roan教授。图片来源:UCSF为了验证这一想法,Roan等人开展了一项新研究。研究人员首先人工合成出淀粉样蛋白纤维,然后观察它们是否会促进培养皿中的精子和卵子结合。没想到的是,结果给了他们当头一棒:由于这些纤维的存在,精子反而游动得更慢了。“精子的尾巴没以前摆动得那么快了。”Roan说。显微观测表明,这些纤维给精子戴上了“紧箍咒”,限制了它们的运动。精液中的淀粉样蛋白纤维使得精子的运动受限。图片来源:eLife此情此景令研究人员又萌发了一个新的念头:或许淀粉样蛋白纤维能够帮助女性清除掉劣质精子。人们已经知晓,性生活后,女性的免疫细胞会涌入其生殖道,以消灭潜在的有害物质。为了判断精液中的这种纤维能否促进这一过程,研究人员培育出两类健康精子,一类携带蛋白纤维,另一类不携带蛋白纤维;接下来,观察有多少会被免疫细胞给消灭掉。结果令人印象深刻:有这种纤维的精子被吞噬的数量,竟然比没有这种纤维的精子被吞噬的数量多出5倍!此外,蛋白纤维还可以清除掉更多的因超低温而受损的精子。事实上,一旦有蛋白纤维助阵,免疫细胞清除掉的有缺陷的精子的数量甚至可以多出1.5倍。研究人员在eLife上报道了自己的研究成果。有淀粉样纤维存在时,凋亡精细胞更容易被清除掉。图片来源:eLifeRoan认为,精液中的淀粉样蛋白纤维至少具备两个功能:一,帮助清除掉那些在女性生殖道中待得太长的精子,因为它们可能会引发不必要的免疫反应,导致所有的精子都被杀灭;二,帮助清除掉有缺陷的精子,让真正健康的精子有机会到达卵细胞。丹麦奥胡斯大学蛋白质研究专家Otzen表示,简言之,蛋白纤维的作用是确保“最好、最有前途”的精子与卵细胞结合。“从进化的角度看,这件事尤为重要,一切都是为了产生最优质的后代。”不过,究竟蛋白纤维是如何“捆住”精子的,研究人员目前还不是很清楚。还有一个问题是,在实验室所观察到的现象是否就是动物体内实际发生的情况,还需要进一步的研究证实。不过,研究人员仍然表示,这些蛋白纤维控制精子质量的手段令人大开眼界,它表明,自然界远比我们所想象的要复杂、离奇很多。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Semen amyloids participate in spermatozoa selection and clearanceeLife, 2017, 6, e24888, DOI: 10.7554/eLife.24888部分编译自:http://www.sciencemag.org/news/2017/07/protein-tangles-behind-alzheimer-s-disease-may-be-critical-human-reproduction

来源: X-MOL 2017-07-21

纳米材料变形记:肿瘤靶向光动力学治疗

肿瘤疾病依然是医学领域中尚未攻克的难题,提高肿瘤对药物的靶向性摄取对提升肿瘤治疗的效果至关重要。传统的药物载体多为球形纳米粒子,具有良好的增强渗透滞留(EPR)效应,而利用其他形貌药物载体的报道相对较少。自然界中具有短棒状结构的细菌能够快速入侵动物细胞,受此现象启发,研究发现相比于球形纳米粒子,具有一定长径比的棒状纳米粒子可以加速细胞对材料的吞噬作用,表现出更好进入细胞的能力。然而棒状纳米粒子本身是不能区分正常细胞与肿瘤细胞的,利用纳米粒子的形貌特点实现肿瘤靶向性治疗的研究更是鲜有报道。近日,国际知名化学期刊ACS Nano 在线刊登了韩鹤友教授课题组的相关研究成果。青年教师韩凯副研究员为论文的第一作者,韩鹤友教授为论文的通讯作者。由于肿瘤细胞过度增殖、糖酵解不完全导致乳酸聚积,肿瘤组织呈现出独特的微酸性。华中农业大学农业微生物学国家重点实验室的韩鹤友教授(点击查看介绍)团队巧妙构思,将肿瘤微环境与纳米材料形貌转变相结合,在肿瘤组织微酸性环境的刺激下,纳米粒子如同“变形金刚”,可实现由球形到棒状的形貌转变,增强了肿瘤靶向光动力学治疗的效果。多肽片段的氨基侧基与二甲基马来酸酐分子反应得到富含羧基的多肽分子。由于羧基基团间的静电排斥作用,多肽分子在生理条件下可以自组装形成球形纳米粒子。该纳米粒子可抑制蛋白吸附,同时有利于通过EPR效应实现在肿瘤组织的被动靶向。纳米粒子进入肿瘤区域后,肿瘤组织的微酸性诱导多肽侧链保护基脱落,多肽片段的氨基侧基暴露。多肽分子间的氢键作用以及疏水作用力恢复可驱动多肽自组装体快速从球形向短棒状转变。动物体内的实验表明多肽纳米粒子的形貌转变可以有效增加纳米材料在肿瘤组织的靶向富集效果。更重要的是,形貌的转变提高了细胞对多肽材料的摄取,从而增加肿瘤光动力学的治疗效果,极大地降低了治疗的毒副作用。该研究成果对于肿瘤靶向性纳米载药材料的设计提供了全新的思路与视角。该研究工作得到了国家自然科学基金(51603080,21375043)、国家重点研发计划(2016YFD0500700)和农业微生物学国家重点实验室的资助。该论文作者为:Kai Han, Jin Zhang, Weiyun Zhang, Shibo Wang, LumingXu, Chi Zhang, Xianzheng Zhang, Heyou Han 原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Tumor-triggered geometrical shape switch of chimeric peptide for enhanced in vivo tumor internalization and photodynamic therapy ACS Nano, 2017, 11, 3178-3188, DOI: 10.1021/acsnano.7b00216导师介绍韩鹤友http://www.x-mol.com/university/faculty/40467

来源: X-MOL 2017-07-21

可多重激活树状大分子的组装体:全面应对耐药性肿瘤的复杂生理屏障和细胞机制

多药耐药在肿瘤临床化疗中普遍存在,是导致化疗失败的重要原因。研究显示90%的恶性肿瘤患者的死亡与化疗耐药性密切相关。然而由于多药耐药机制的复杂性,到目前为止仍无可行的策略能够高效逆转多药耐药,解决这一世界性重大难题。当前生命医学研究进展揭示,肿瘤细胞耐药的相关基因与蛋白分子网络异常化(如药物外排、代谢、凋亡与抗凋亡蛋白表达失衡)和药物难以突破复杂的耐药相关生理屏障(如肿瘤组织渗透差、生物利用度低)是化疗耐药性的两大主要诱因。近日,四川大学/南京工业大学的顾忠伟教授(点击查看介绍)研究团队提出了基于肿瘤可多重激活树状大分子组装体联合肿瘤代谢阻断的多药耐药逆转新策略,有效突破了药物递送过程的多重生理屏障,多途径遏制肿瘤细胞耐药机制的运转。肿瘤可多重激活的树状大分子组装体能够躲避体内输运过程中免疫系统的清除,高效富集于肿瘤组织,依据肿瘤微环境特异性的酶信号调节自身的结构与尺寸,促进肿瘤的深度渗透与细胞摄取,受控于细胞质及亚细胞器的多重刺激信号,最终实现活性分子的定点释放。另一方面,他们针对肿瘤细胞代谢异常的显著特征,联合肿瘤代谢的阻断策略,以肿瘤细胞内过表达的己糖激酶为靶标,同步激发多重逆转肿瘤细胞耐药性的途径(大幅度提高凋亡蛋白表达、下调抗凋亡蛋白水平、高效抑制药物外排)。细胞与动物学结果充分证实,可多重激活树状大分子组装体的联合代谢阻断策略全面战胜了耐药性肿瘤的复杂生理屏障和细胞机制,取得了高效的肿瘤治疗效果。该论文作者为:Yachao Li, Xianghui Xu, Xiao Zhang, Yunkun Li, Zhijun Zhang and Zhongwei Gu原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Tumor-Specific Multiple Stimuli-Activated Dendrimeric Nanoassemblies with Metabolic Blockade Surmount Chemotherapy ResistanceACS Nano, 2017, 11, 416-429, DOI: 10.1021/acsnano.6b06161导师介绍顾忠伟http://www.x-mol.com/university/faculty/43024

来源: X-MOL 2017-07-21

震惊!Cell杂志惊现化学类文章

提起三大神刊CNS(Cell、Nature、Science),每个搞科研(或被科研搞)的人应该都有所耳闻。Nature 和Science 刊发的是各个学科最前沿的研究成果,出现化学领域的大作十分常见。Cell,顾名思义是“细胞”,似乎和化学分属两个不同的一级学科。可是,最近Cell 杂志刊发了一篇和化学密切相关的研究论文,着实让人震惊(标题用了“震惊!”体,诸君勿怪~~)。这么有意义的事件,本君自然不会放过,今天就为大家简要梳理一下这篇文章。看论文标题中的关键字“Novel Lead”,诸君大概猜到了,这篇发在Cell 上的文章居然来自药物化学领域。那么这个“新型先导化合物”是从何而来?文章又是哪里出彩才得到眼高于顶的Cell 编辑部的青睐?咱们拧掉文章里的水份直接上干货。化合物TAM1是美国德克萨斯A&M大学James C. Sacchettini 教授团队前期发现的抗结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)的活性化合物,并且证明了聚酮合酶13(Polyketide Synthase 13,PKs13)是该化合物的直接作用靶点。作者发现TAM1耐药的突变株中,PKs13的硫酯酶(TE)结构域中都能找到突变氨基酸。因此,作者明确了要研究TAM1对PKs13 TE结构域的作用。James C. Sacchettini教授。图片来源:Texas A&M University好啦,破题以后就可以开始走套路了。提问:研究小分子与蛋白质相互作用的技术都有哪些啊?回答:有X-Ray、NMR、SPR、ITC、MS、生化反应……(点击阅读详细)。作者先选用生化反应来评价TAM1对PKs13-TE具有抑制作用,并且明确作用强度(IC50 = 0.26 μM);然后直接祭出大杀器X-Ray共晶结构,详细解析了TAM1与PKs13-TE的精确作用形式。咱还是直接上图吧。新型苯并呋喃化合物抑制PKs13 TE结构域。图片来源:Cell有了共晶结果,做化合物的结构修饰自然是事半功倍了,具体怎么增减基团似乎容易很多。值得一提的是,作者在优化结构的时候始终关注化合物的理化性质和代谢性质。最终得到了活性较TAM1提高两个数量级的化合物TAM16。咱们还是直接看看人家的结构修饰梗概吧。结构指导的新化合物TAM16开发。图片来源:Cell既然TAM16的活性这么好,按照常规套路就该评价其他性质了,比如药代动力学啦,毒性啦,体内药效啦。这篇文章是一个都没少。先看看理化性质和药代动力学参数吧。要不说人家这化合物发了Cell 呢,至少本君是没从下表参数中看到明显的缺陷。大写的“服”字!TAM16的理化性质和药代动力学参数。图片来源:Cell关于TAM16的毒性评价,作者做了一些细胞毒作用,小鼠连续3天单次给药300 mg/kg的急性毒性评价,对主要CYP异构体的抑制作用,对hERG的抑制作用,以及基因毒性。结果都相当喜人,由于TAM16没有什么毒性作用,作者也就没给出什么实验结果。药代毒理都说的差不多了就轮到了药效。由于结核分枝杆菌存在着多种耐药突变,所以作者还评价了TAM16对常见耐药菌株的作用,结果也是可圈可点。TAM16对常见结核分枝杆菌耐药株的抑制活性。图片来源:Cell文末,作者用结核动物模型评价了TAM16的体内药效,该化合物体内药效十分显著,与异烟肼(isoniazid,INH)不相上下。(个人感觉,此处看柱状图不如看肺组织来的直接,所以我从支持信息中特意扒出来一张肺组织图片,估计外行也能看明白吧。)TAM16的体内药效。图片来源:Cell经过这么一番拆解,想必大家对这篇文章的思(套)路已经了然于胸啦。说句实在话,本君真没觉得这篇文章比那些发在J. Med. Chem. 上的文章巧妙多少,至少在药物化学理论或方法上没见到技惊四座的创新。但是,无可辩驳的是TAM16这个化合物的理化性质、药代性质、安全性、有效性都非常优秀,整篇文章的工作也沿袭了Cell 文章系统性高的一贯作风。在国内对影响因子迷之崇拜的氛围下,做创新药物的大团队或许有一天也能在CNS上发表文章。不过令人担忧的是,这也给某些外行领导手里塞了一条强硬的“证据”,他们可以大模大样地把这篇论文甩在研发人员脸上,“别老说做新药发不了高分文章,看看人家,也是开发新药的,都发Cell 了……”唉,我能怎么办,我也很绝望啊!原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Development of a Novel Lead that Targets M. tuberculosis Polyketide Synthase 13Cell, 2017, 170, 249-259.e25, DOI: 10.1016/j.cell.2017.06.025(本文由乐只君子供稿)

来源: X-MOL 2017-07-19

磁场让内皮细胞“走火入魔”,破解药物递送难题

静脉给药是一种非常重要而有效的给药方式,不过血管内皮的存在导致分子量大于白蛋白(66 kDa)的物质无法渗透出血管。只有当血管内皮的通透性显著增强时,蛋白质、核酸、纳米药物等才能大量穿过内皮进入组织。而大多数疾病状态下,病灶处血管内皮都保持着结构和功能的完整,导致大分子药物难以大量递送至病灶区。因此,克服血管内皮障碍是药物递送要解决的一大难题。近期,美国佐治亚理工学院和埃默里大学的Wilbur A. Lam教授与莱斯大学的Gang Bao教授等人在Nature Communications 上发表论文,提出了一种新的增强血管内皮渗透性的物理方法。他们先用外磁场调控血管内皮细胞摄取磁性纳米颗粒(MNPs),再用外磁场作用于胞内MNPs,影响内皮钙黏蛋白和F肌动蛋白的相互作用,扰乱血管内皮黏着连接,从而靶向增强特定区域血管内皮的渗透性,最终增强系统给药在特定部位的输送效率。Wilbur A. Lam教授(左)、Gang Bao教授(右)。图片来源:Georgia Institute of Technology / Rice University早期研究表明可以利用磁场给胞内MNPs施加外力控制细胞信号通路。而作者在前期研究中发现外加磁场不仅可以增强血管内皮细胞对MNPs的内吞,还能通过磁力调控F-肌动蛋白的动力学和组装结构,而肌动蛋白组装结构的改变可以扰乱粘着链接并增强血管渗透性。因此作者就猜想,是否可以利用磁场通过内皮细胞内的MNPs给细胞施加内力,改变F肌动蛋白,从而增强血管内皮通透性,促进大分子药物输送?首先,作者用热分解法合成了直径为16 nm和33 nm的磁性氧化铁纳米颗粒,并用磷脂-聚乙二醇进行包载形成亲水的MNPs,同时在包载过程中掺入荧光分子DiI和DiR进行标记分别用于体外、体内荧光成像。他们利用NdFeB磁体产生磁场,计算发现每个MNPs在该磁场内受的磁力大小在1 fN量级。图1. 氧化铁纳米颗粒的示意图及表征。图片来源:Nat. Commun.通过将MNPs与内皮细胞一起培养,并用磁场进行处理,他们发现磁场可以显著增强内皮细胞对MNPs的内吞。磁场作用1 h后,内皮细胞内随机分布的F-肌动蛋白纤维沿着磁场方向有序排列。而经计算,这种情况下细胞受力的大小和细胞在血管内皮上受力的大小相当。图2. 磁力对吞噬MNPs的内皮细胞的影响,改变F-肌动蛋白的排列方式。图片来源:Nat. Commun.为了模拟体内血管的动态环境,作者制作了一种内皮细胞化的微流体通道。他们将单层的内皮细胞培养在管道的内表面,并使培养基按照生理条件下血液的流速在管道内流动。这种条件下,细胞内的F-肌动蛋白纤维主要富集在细胞-细胞接触面,同时沿着培养基流动的方向排列。图3. 体外制备内皮细胞化的微流体管道。图片来源:Nat. Commun.随后,作者研究了流体冲刷状态下磁场对内皮细胞吞噬MNPs的影响及吞噬MNPs后效应的影响。作者发现在步骤1(图4d)的情况下,磁场可以将内皮细胞吞噬的MNPs的量增加2.3倍。而经过步骤1处理之后再按照步骤2(图4e)处理1小时,细胞中的F-肌动蛋白排列被扰乱,沿着流体流动方向的排列减少,同时血管内皮钙粘蛋白排列被扰乱。而在停止磁场作用12小时后,内皮细胞的F-肌动蛋白和血管内皮钙粘蛋白均恢复至处理前的状态,这意味着内皮细胞可以感知剪切力和内部的磁力,并据此动态调节胞内的F-肌动蛋白排列。同时,磁力扰乱内皮细胞钙粘蛋白后可以增强内皮通透性,从而增强大分子蛋白质的穿透性。图4. 体外磁力对内皮细胞F-肌动蛋白及钙粘蛋白排列的影响。图片来源:Nat. Commun.随后,为了观察磁力是否可以增强MNPs在小鼠体内血管壁的富集,作者先通过尾静脉给小鼠注射DiR标记的33 nm的MNPs,并将磁体放在对侧的静脉处。近红外荧光成像显示磁场可以增加MNPs在尾静脉血管壁的富集,定量分析显示磁场作用下MNPs在尾静脉血管周围的富集量增加了约10倍,同时MNPs主要分布在内皮上,而不是在组织间隙中。这意味着磁场可以达到磁靶向的作用,增强MNPs在小鼠血管壁上的富集。图5. 磁场促进MNPs在小鼠体内尾静脉周围富集。图片来源:Nat. Commun.最后,作者用吲哚花青绿(ICG)研究了磁靶向对血管壁通透性的影响。ICG是一种可以与脂蛋白结合形成大分子荧光染料的近红外荧光染料,而结合脂蛋白的ICG只能穿透通透性增强的血管壁,以此模拟大分子蛋白质药物。作者在小鼠尾静脉注射未标记的MNPs后利用磁体处理尾静脉2小时,然后注射ICG,通过近红外活体成像观察ICG的分布,结果显示ICG在小鼠尾部的信号增强了约2倍,而不加磁场则不会影响ICG的分布,这意味着外磁场不仅可以促进MNPs富集在小鼠尾静脉周围,同时还可以通过MNPs给内皮细胞施加外力,导致内皮细胞间连接紊乱,血管壁通透性增强,促进大分子药物穿过血管。图6. 磁力增强小鼠血管通透性,促进大分子药物透出血管。图片来源:Nat. Commun.大分子药物(如抗体、核酸类药物)已经在临床广泛使用,但是对于非肿瘤类不影响血管通透性的疾病而言,大分子药物的输送确是难题。本文巧妙地利用磁靶向作用于细胞内MNPs、可逆地调控血管通透性,从而增强大分子药物的定向输送,着实解决了一大难题。同时,磁场对人体无害,不会因组织而衰减,考虑到MNPs已经在被批准用于临床核磁共振成像造影剂、补铁剂等,本研究提出的方法具有很好的临床应用前景。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Magnetic forces enable controlled drug delivery by disrupting endothelial cell-cell junctionsNat. Commun., 2017, 8, 15594, DOI: 10.1038/ncomms15594(本文由瀚海供稿)

来源: X-MOL 2017-07-16

《欧洲化学》封面文章:COMT活性检测新方法

近日,上海中医药大学交叉科学研究院的杨凌、葛广波团队与中国科学院大连化学物理研究所原1806组共同合作,设计研发了首个儿茶酚-氧-甲基转移酶(COMT)的双光子荧光探针。该工作得到了审稿人的高度评价,作为“Hot paper”发表在化学及交叉科学领域期刊《欧洲化学》上,并选为内封面文章。儿茶酚-氧-甲基转移酶(COMT)是人体中非常重要的代谢酶,参与儿茶酚胺类神经递质代谢,在调控情绪与感知过程的同时,在药物或异物质代谢中同样发挥重要的作用。该代谢酶与精神及神经、肿瘤、心血管等多类疾病的发展及用药密切相关,是重要的药物靶点。研发精确、选择性高、适于复杂生物体系中COMT酶活检测的方法在上述相关的基础理论和药物发现等研究领域均具有重大意义。作者在过去的研究中探索了儿茶酚类香豆素化合物的结构-COMT代谢规律,发现COMT可选择性催化瑞香素的8位酚羟基发生8-O-甲基化反应,并表现出较强的荧光属性(Sensor Actuat. B-Chem., 2016, 231, 615)。在这一规律的基础上,本文采用了可提高COMT酶催化效率及产物荧光属性的远端结构修饰策略,获得了特异性好、灵敏度高且抗生物基质干扰能力强的COMT双光子荧光探针底物3-BTD。该探针实现了活细胞及组织水平的COMT双光子荧光成像,完成了单酶、细胞、组织及血液红细胞等不同生物基质体系中COMT的酶活检测。作为产品,3-BTD在酶抑制剂高通量筛选中优势突出,未来还有望成为人体COMT临床检测的试剂。近年来,杨凌、葛广波团队还在其他人体重要药物代谢酶功能表征方面取得了多项突破,先后设计研发出细胞色素P450酶3A4 & 3A5、羧酸酯酶1 & 2及胆红素代谢酶UGT1A1的特异性探针分子。上述工作为转化医学和精准医学领域中的个性化药物研发及个性化诊疗提供了强有力的工具。以上工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的支持。该论文作者为:Dr. Ping Wang, Dr. Yang-Liu Xia, Dr. Li-Wei Zou, Xing-Kai Qian, Dr. Tong-Yi Dou, Qiang Jin, Shi-Yang Li, Yang Yu, Dr. Dan-Dan Wang, Dr. Qun Luo, Prof. Guang-Bo Ge, Prof. Ling Yang原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):An Optimized Two-Photon Fluorescent Probe for Biological Sensing and Imaging of Catechol-O-MethyltransferaseChem. Eur. J., 2017, DOI: 10.1002/chem.201701384

来源: X-MOL 2017-07-15
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