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在分子王国里寻找宝藏

作者:勃林格殷格翰中国 阅读:242次 时间:2017-10-10 18:03:24

十一长假之前,勃林格殷格翰收获了三个创新药同时获CFDA上市批准的捷报,其中之一便是用于治疗致命性肺部疾病——特发性肺纤维化(IPF)的维加特(尼达尼布)。

今天要说的正是关于尼达尼布的诞生故事。

从分子层面研究药物和疾病,从前,新药研究需要经历大量的实验与试错。而如今,现代药物研究让科学家们能够在理性的基础上开发活性成分,偶尔也能获得“一举两得”的效果。

当今世界,仍然有许多疾病尚无法治愈甚至无法治疗。如今,特发性肺纤维化也位列其中。该病的病因不明,大多数患者会在确诊后的三至四年内死亡。这意味着,相比许多类型的癌症,肺纤维化的预后更差。然而,目前已经出现了两种可以延缓这种严重疾病进展的药物。其中之一就是勃林格殷格翰公司研发的活性成分尼达尼布,它研发过程本身就是一个完美的案例,它展示了如今的药物研发人员如何在分子王国寻找治疗严重疾病的全新疗法。

以健康细胞为代价的生长

美国科学家犹大?福克曼(Judah Folkman)在70年代初就曾经提出假设:所有类型的癌症都依赖于血管生成。他的研究旨在通过防止肿瘤诱发新血管的生长,使得恶性肿瘤逐渐萎缩并死亡。这开辟了癌症治疗的新方向。

沿着这个新方向,20世纪90年代中期,来自勃林格殷格翰维也纳研发中心的生物学家弗兰克?希尔伯格与来自勃林格殷格翰比伯拉赫基地化学研究团队的化学家杰拉德?罗斯联手合作,试图寻找能够阻止肿瘤新血管生成这一致命过程的物质。

刺激繁殖

新血管的形成是一个复杂的过程,其中最有影响力的因素是血管内皮生长因子(VEGF)。VEGF会刺激特异性细胞(血管内皮细胞)的繁殖。弗兰克?希尔伯格和杰拉德?罗斯的目标是使血管内皮生长因子蛋白质不再起作用,阻止血管生成的进展,从而让那些帮助肿瘤存活的血管无法产生。但是又如何才能找到那些有能力阻断血管内皮生长因子的物质呢?

弗兰克?希尔伯格解释道:“针对那些我们认为具有生物学意义的分子,我们开始建立起大约包含10万个分子的数据库。然后,我们检查是否有分子能够改变靶蛋白质的功能。”

在试验了120种物质后,科学家们最终得到了一种分子:尼达尼布。不同于先前的物质,该分子成功地通过了所有后续测试,并且在三个不同的领域都被证明有效。弗兰克?希尔伯格用精确的科学术语对相关机制进行了总结:“尼达尼布将自身与细胞内各受体的激酶域进行结合,使得受体无法获得激活所需的能量,从而阻断信号的传送。”

作为首个三联血管生成抑制剂,尼达尼布于2014年11月在德国获批上市,用于治疗特定类型的晚期肺癌。这种新药应用于肺腺癌患者,在采用化疗后,如果癌症细胞仍然不断增长,那么血管生成抑制剂尼达尼布将成为二线治疗方案。

一段美妙的经历

在药物研发这条漫长而艰难的道路上,大多数具有潜力的活性成分遭遇了失败,无法成为新药。相比之下,尼达尼布又获得了第二次成功:2015年1月,它在欧盟范围内获批,用于肺纤维化的治疗。但是,为什么同一种药物能够治疗两种截然不同的疾病呢?来自勃林格殷格翰比伯拉赫研究所的药理学家卢茨?沃琳解释道,这归因于尼达尼布的分子作用。在分子水平上,癌症和纤维化的差异性要比表面上看起来小得多。肺纤维化的起源与癌症的起源有着相似性。

基于这种相似性,勃林格殷格翰比伯拉赫研究所专业从事呼吸研究的科学家Birgit Jung和John Park于2005年提出假设,认为有可能使用尼达尼布来治疗特发性肺纤维化。

图为:IPF患者的肺

失控的增殖

当结缔组织细胞(也被称为成纤维细胞)过度繁殖和生长时,就会发生纤维化。肺结缔组织细胞为什么开始无限制地分裂与扩散,其中的原因仍然是未知的。长期以来,科学家们一直觉得这归因于炎症过程。如今,科学家们开始认为该疾病起源于过度的细胞修复与伤口愈合过程。

根据这一理论,外部影响(包括香烟烟雾与空气污染、病毒、细菌和吸入性胃酸)会损伤肺上皮细胞、即组成肺泡的薄薄的单层细胞。研究发现,肺纤维化患者的肺上皮细胞被肺成纤维细胞所取代,拥有良好循环的薄上皮细胞层渐渐被坚硬的瘢痕组织所取代,最终形成粗糙的蜂巢状结构。

这些病理变化使肺部变得僵化,无法承担摄取氧并释放二氧化碳的重要功能。在这个不断演化的过程中,PDGF、FGF和VEGF等生长因子发挥着核心作用。而这正是尼达尼布的用武之地,它能抑制生长因子的过度活动,从而延迟肺部的疤痕化进程。

一个勇敢的决定

20世纪90年代末,将尼达尼布用于肺纤维化治疗的研究开始了。当弗兰克?希尔伯格在维也纳开展肿瘤学研究的同时,Birgit Jung和John Park也在研究治疗肺部疾病的新概念,包括用于治疗肺纤维化的方法。当时,肺纤维化对勃林格殷格翰来说是一种全新的疾病。

这两位科学家开发了他们自己的肺纤维化模型,并且用这种模型来测试活性成分尼达尼布,结果发现,它真的非常有效。

特发性肺纤维化在10万人中,仅会出现5到24例,是极为罕见的疾病。针对罕见病进行研究,这无疑是一个“勇敢的决定”。如今,尼达尼布已成为勃林格殷格翰公司首个用于治疗罕见病的药物。肺纤维化的创新治疗方案被美国食品药品管理局(FDA)认定为“突破性疗法”,从而使其进入快速审批通道。


如今,我们可以从分子层面来解释尼达尼布是如何防止细胞繁殖的。研究人员希望,这种机制能够拓宽尼达尼布最终的应用范围,比如用来治疗肠癌、肾癌、卵巢癌、肝癌和其他较常见的纤维化疾病。卢茨?沃琳说:“我们正在努力实现这个目标。”


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