降低新生妈妈分娩过程中存在的危险的药物有望面世
南加大Michelson 聚合生物科学中心和斯坦福大学的科学家们的合作迈出了第一步,制造更安全的药物以减少新生妈妈产后出血的症状。
产后出血是导致全球妇女在分娩期间和分娩后死亡的主要原因,仅在美国便是第三大原因。许多发展中国家的医生已开始使用米索前列醇来挽救更多妇女免于致命大出血。
米索前列醇价格适中,但却具有严重的副作用,包括子宫痉挛、心脏病发作、大脑和脊髓毒性、胎儿死亡和胎儿心脏异常。
根据南加大Michelson 聚合生物科学中心Bridge研究所和位于斯坦福大学的美国能源部SLAC国家加速器实验室的最新研究,一种更安全的产后出血治疗药物可能即将问世。这项研究发表在《Nature Chemical Biology》期刊上。
借助实验室强大的X射线激光器,科学家们绘制了细胞受体与米索前列醇结合时的3-D结构图。这是确定药物开发的最佳潜在配方的关键步骤。
本项研究的作者Raymond Stevens,即Bridge研究所主任兼南加州大学Dornsife文理学院生物科学与化学教务长教授,说道:“米索前列醇是治疗女性疾病的关键药物,尤其是在医疗资源缺乏的国家/地区,它挽救了许多分娩时新生妈妈的生命”
新疗法的研发对目标组织的选择性更强,将有效提升女性的健康状况。
他说道:“新疗法的研发对目标组织的选择性更强,将有效提升女性的健康状况。这项研究增进了我们对药物作用过程的理解,为新药的研发提供了起点。”
Stevens是南加大Michelson 聚合生物科学中心的众多科学家和工程师中的一位。这些科学家和工程师们分别来自南加州大学Dornsife文理学院、南加州大学Viterbi工程学院和南加州大学Keck医学院,他们共同研究和开发新的药物疗法、医学实验和医疗设备,以解决重大健康问题。
怀孕与全球死亡率
联合国儿童基金会(UNICEF)数据表明,近年来,全球孕产妇死亡率已下降至每10万例活产中死亡216例。随着人员意识的提升、更好的医疗反应以及对更多疗法(包括米索前列醇)的运用,这一比例正在不断改善。
相比之下,根据美国疾病预防控制中心的最新报告指出,美国的这一比率为每10万例活产中死亡18例。据几家新闻媒体近几个月的报导,这在发达国家中是一个很高的比率。
不仅仅用于产后出血
米索前列醇也用于控制胃溃疡或用于引产,属于前列腺素类似物,这类药物因能够模仿具有治愈能力的前列腺激素而得名。前列腺素分泌通常因疾病或损伤引起。米索前列醇专门针对前列腺素受体EP3,后者用于控制引产。
SLAC的Linac相干光源X射线激光器科学家,共同作者Alex Batyuk指出:“人体由数万亿个细胞组成,这些细胞必须相互沟通。它们沟通的方式是通过这些受体,这些受体位于细胞膜上,往细胞内外传递信号。”
大多数处方药物都是针对这些受体而设计的。 准确、详细的药物分子与受体相互作用的模型是研究人员充分了解药物对身体影响的关键。
为了绘制相互作用的3-D模型,科学家们先建构了药物分子与受体结合时的晶体。激光器X射线照射到晶体上时,就会形成图案,之后科学家将其用于重建和绘制结构。3-D模型让科学家能够进行计算机建模测试,这有助于他们确定针对特定健康状况或疾病的最佳药物配比。
南加州大学Dornsife文理学院博士后,第一作者Martin Audet说道:“不了解受体结构便开始设计新药,就像在没有说明书的情况下从头开始造一辆汽车。这可以让我们获得更多关于其分子力学的数据(它如何移动以及如何与药物分子相互作用),这将帮助我们微调其他潜在药物化合物,并预测它们将如何影响人体。”
除了由南加州大学和斯坦福大学的研究人员确定的人类EP3受体结构,同一期《Nature Chemical Biology》期刊上也重点列述了日本的一对好友兼同事So Iwata和Takuya Kobayashi发现的EP4受体结构。还有相关的TP受体结构,作者是吴蓓丽和赵强,他们来自中国上海,也是朋友兼同事。
该研究的共同作者包括Bridge研究所和南加州大学Dornsife文理学院的多名研究人员:Kate White、Barbara Zarzycka、Gye Won Han、Jeffrey Velasquez、David Manahan和Petr Popov,以及生物科学助理教授Vsevolod Katritch和化学、物理与天文学教授Vadim Cherezov。其他共同作者来自亚利桑那州立大学、Domain Therapeutics公司、GPCR研究联盟和iHuman研究所。 该研究由南加州大学Dornsife文理学院、美国国立卫生研究院基金R01 GM108635 (V.C.)、R21 DA042298 (W.L.)、R01 GM124152 (W.L.)、国家科学基金STC项目BioXFEL(No. 1231306) (U.W. and W.L.)、俄罗斯科学基金(项目编号16-14-10273)和GPCR研究联盟资助。M.A.由加拿大卫生研究院(CIHR)博士后奖学金提供支持。C.G.致谢SLAC国家加速器实验室Panofsky奖学金和斯坦福大学资金支持。P.P.致谢俄罗斯基础研究基金会(RFBR No.18-34-00990)。该研究的部分研究在LCLS进行,LCLS是由斯坦福大学代表美国能源部运营的国家用户设施,由能源部科学办公室和基础能源科学办公室提供支持,合同编号为DE-AC0276SF00515;也有一部分在阿贡国家实验室阿贡光子源GM/CA CAT工作站进行。
编辑:Emily Gersema
头图:米索前列醇可用作一些重要情况下的治疗药物,包括溃疡、出血性炎症、疼痛和分娩。图示为米索前列醇的激素前列腺素E2受体3的结合位点。(图例/Yekaterina Kadyshevskaya)