Nature子刊:阿司匹林的替代药?科学家研制出不会增加出血风险的合成血液抗凝剂!

2020
08/11

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王木木 / 生物探索
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近日,来自瑞士伯尔尼大学和洛桑联邦理工学院的研究人员设计了一种活化的具有高活性和稳定性的FXII大环肽抑制剂(FXII900),可以降低氯化铁在小鼠中引起的实验性血栓形成,并可在兔子的体外膜氧合(ECMO)环境中抑制血液凝结,且不会增加出血风险,是在急性医疗条件下进行安全血栓保护的有希望的候选者。

患有肺栓塞、缺血性中风和心肌梗塞等由于血栓形成而导致疾病的患者,通常会服用阿司匹林和氯吡格雷等“血液稀释剂”药物,以阻止血凝块形成或增大,帮助血液顺畅流动,防止疾病进一步的发展。然而,几乎所有可用的这种抗凝药物在受伤后都会导致严重甚至危及生命的出血副作用。

因此急需要开发出具有降低出血风险或没有出血风险的安全抗凝剂。近日,来自瑞士伯尔尼大学和洛桑联邦理工学院的研究人员设计了一种活化的具有高活性和稳定性的FXII大环肽抑制剂(FXII900),可以降低氯化铁在小鼠中引起的实验性血栓形成,并可在兔子的体外膜氧合(ECMO)环境中抑制血液凝结,且不会增加出血风险,是在急性医疗条件下进行安全血栓保护的有希望的候选者。相关研究成果于近日发表在《Nature Communications》。

https://doi.org/10.1038/s41467-020-17648-w

凝血因子FXII是体内凝血途径中参与促凝的一种蛋白酶,前期研究发现,缺乏FXII的转基因小鼠在损伤诱导的动脉和静脉血栓形成的小鼠模型中血栓形成明显减少,且无出血副作用。自然缺乏FXII的人和FXII敲除小鼠也都具有正常的止血能力,不会异常出血。

因此,以该蛋白酶为靶标的药物,可能具有抗血栓形成作用而又不会损害凝血功能。基于此,研究人员用人工合成氨基酸不断替换先前开发的FXII抑制剂FXII618的某些氨基酸,评估测试其稳定性和Ki值,最终获得了比任何前体均具有更高效力和高度特异性的新型FXII抑制剂FXII900,其在人血浆中稳定较高,半衰期至少为128小时,比FXII618长约25倍。

提高FXIIa抑制剂的亲和力和稳定性

研究人员对FXII900阻断FXII驱动的血浆凝结的能力进行评估,测量了加入FXII900孵育后血液中的活化部分凝血活酶时间(aPTT)和凝血酶原时间(PT,反应凝血因子活性),发现FXII900延长了人血浆中的aPTT,比FXII618长4.3倍,且即使在最高测试浓度下,对PT也无影响。除此之外,该抑制剂也可以延长小鼠,兔和猪的血浆中的aPTT,对PT也无延长作用。

这表明FXII900可有效抑制离体的固有凝血途径。对小鼠,兔和猪中FXII900的药代动力学特性进行评估,发现其在动物体内均可达到有效血浆浓度并维持12-40min,且没有观察到任何毒性或其他不利影响。

FXII900对不同物种的FXIIa的抑制效果

FXII900对不同物种的FXIIa的抑制效果然后,研究人员对FXII900在三氯化铁(FeCl3)诱导的血栓形成小鼠模型中的血栓保护效果进行评估。监测FXII900及对照处理的两组注射7.5%FeCl3溶液的小鼠的血流量。

研究发现,8只对照组小鼠中,7只的小动脉迅速形成血块出现血液凝结,5只的血管被完全阻塞,而FXII900处理过的小鼠中仅有3只比对照组晚10min出现了血液凝结现象,且未观察到血管完全闭塞现象。

这表明,FXII900可抑制氯化铁诱导的小鼠血栓形成。然后使用尾部横切模型对FXII900和PBS对照处理小鼠的出血倾向进行评估,发现FXII900对其正常止血能力无影响。

FXII900对小鼠的血栓保护作用及对出血的影响

由于FXII驱动的血液凝结是体外循环手术中的一项重大挑战,而人造肺系统常被使用较长时间给予严重患者生命支持。因此,研究人员利用人工肺兔模型对FXII900在ECMO中抑制FXII驱动的凝血的临床潜力进行测试,发现FXII900处理可延长aPTT,活化凝血时间(ACT)延长约10倍,且治疗的兔子表现出完全正常的出血时间。

对人造肺的分析发现,抑制剂处理的兔子的血凝块体积显著小于对照组,这表明,FXII900在兔子的体外膜氧合(ECMO)环境中可抑制血液凝结,而不会增加出血的风险。

该文章的通讯作者说:“唯一的问题是该抑制剂在体内的保留时间相对较短,它太小,肾脏会滤除它。在人造肺的情况下,这将意味着需要持续输注,因为要在几天,几周或几个月内抑制血液凝结需要较长的循环时间。为了解决这个问题,我们目前正在设计具有更长保留时间的FXII抑制剂。”

参考资料:

[1]  Cyclic peptide FXII inhibitor provides safe anticoagulation in a thrombosis model and in artificial lungs


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关键词:
出血,血液,血栓,小鼠

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