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引言增生性瘢痕（HS）会显著影响患者的外观并导致组织功能障碍。5-氟尿嘧啶的生物利用度低，对HS治疗提出了挑战。2024年3月6日，华中科技大学朱锦涛、陶娟及蒋皓共同通讯在Nature Communications发表题为“Endogenous stimuli-responsive separating microneedles to inhibit hypertrophic scar through remodeling the pathological microenvironment”的研究论文，该研究展示了由光交联的GelMA和5-FuA-Pep-MA前体组成的分离微针（MN），以响应高活性氧（ROS）水平和基质金属蛋白酶（MMP）在HS病理微环境中的过表达。雌性小鼠的体内实验表明，MN尖端在组织中的保留提供了缓慢持续的药物释放方式。重要的是，载药性MNs可以通过ROS清除和MMPs消耗来重塑雌性兔耳HS组织的病理微环境。Bulk和单细胞RNA测序分析证实，载药微MNs可通过下调BCL-2相关死亡启动子(BAD)、胰岛素样生长因子1受体(IGF1R)通路逆转皮肤纤维化，同时通过上调TOLL样受体(TOLL)、白细胞介素1受体(IL1R)和角质形成细胞通路调节炎症反应和角质形成细胞分化。并通过蛋白聚糖配体受体2 (HSPG2)-肌营养不良蛋白聚糖1(DAG1)促进成纤维细胞和角质形成细胞之间的相互作用。该研究揭示了载药MNs在HS治疗中的潜在治疗机制，具有广阔的临床应用前景。增生性瘢痕（HS）为凸起、红斑、瘙痒性病变，主要是由于皮肤损伤后成纤维细胞过度增殖和胶原蛋白沉积紊乱所致，严重影响患者的容貌、身心健康。通常，基质金属蛋白酶2（MMP2）和MMP9是重塑细胞外基质（ECM）的必需酶，在HS病理微环境中显著升高。同时，过度的成纤维细胞增殖和部分或完全闭塞的微血管导致 HS 内的缺氧微环境，这在长时间低氧时显著增加活性氧（ROS）水平。因此，响应内源性刺激（MMP2、MMP9 和 ROS）的控释药物递送系统重塑HS治疗的病理环境应该是有希望的。如今，病灶内注射5-氟尿嘧啶（5-Fu）和皮质类固醇是HS治疗中具有不同机制的推荐疗法。尽管皮质类固醇的使用对大多数患者有效，但它也与副作用有关。5-Fu能够抑制细胞增殖、诱导成纤维细胞凋亡和减少胶原蛋白的产生，在临床指南和实践中已单独使用或与皮质类固醇联合使用，以避免皮质类固醇注射的潜在副作用。然而，由于内源性二氢嘧啶脱氢酶的消除，5-Fu的半衰期较短，需要高注射剂量和多次操作。具体而言，大剂量局部给药可能引起严重的副作用，并且侵入性注射伴有剧烈疼痛。与病灶内注射相比，微针（MNs）作为一种有前途的新型透皮给药平台，因其非选择性负载能力、最小侵入性、操作简单和良好的生物相容性而备受关注。重要的是，内源性刺激反应材料可以消耗病理微环境中过表达的介质，从而促进组织重塑。在过去的十年中，RNA测序（RNA-seq）已成为研究发育和确定疾病分子失调的有力工具。目前已发现多种与纤维化发病机制相关的途径。其中，抗细胞凋亡途径和生长因子途径是成纤维细胞的关键途径，是将初始刺激转化为纤维化发展所必需的。BCL-2 相关蛋白是线粒体细胞凋亡的关键调节因子，长期以来一直因其在纤维化中的作用而被鉴定。胰岛素样生长因子（IGF）是胰岛素家族的成员，它作为合成代谢因子促进细胞增殖和迁移。IGF在各种纤维化疾病以及增生性疤痕中高度表达。然而，病理微环境响应生物材料对HS治疗的独特治疗机制在生物材料科学中通常被忽视，这对后续基础研究和临床转化具有重要意义。该研究开发了一种由明胶甲基丙烯酰（GelMA）和5-氟尿嘧啶乙酸（5-FuA）前药组成的分离MN药物递送系统，以响应内源性刺激（MMP2、MMP9和ROS）重塑HS治疗的病理微环境。5-FuA前药被设计为ROS响应性四肽（PPPK），N端有5-FuA，赖氨酸残基上有甲基丙烯酰，在分离MN贴片的尖端与GelMA发生UV交联。同时，MN基层可以很容易地剥离，在HS病灶中留下MN尖端，以便长期持续释放药物。作为病理微环境响应性肽前体药物递送平台的分离MN贴片示意图（Credit: Nature Communications）体内实验和大量RNA-seq分析表明，分离的MN贴片通过下调BCL-2相关死亡启动子（BAD）、胰岛素样生长因子1受体（IGF1R）通路和胶原纤维组织过程，通过上调Toll样受体（TOLL）同时调节炎症反应和介导角质形成细胞分化，可显著减少异常成纤维细胞增殖和胶原纤维沉积， 白细胞介素-1 受体（IL1R）和角质形成细胞通路。更重要的是，单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析进一步研究了角质形成细胞通路，并证明成纤维细胞和角质形成细胞之间的相互作用在用载药MN处理HS组织中起着核心作用。载药性MNs可以清除ROS并消耗MMP2和MMP9来重塑HS的病理微环境，这在HS治疗中具有广阔的临床应用前景。原文链接https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1038/s41467-024-46328-2责编|探索君排版|探索君文章来源|“iNature”End往期精选围观一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版）热文Nature | 破除传统：为何我们需要重新思考肿瘤的命名方式热文Nature | 2024年值得关注的七项技术热文Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望热文CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述

7月18日，诺华（Novartis）公布了2023年第二季度和上半年财报，在其第二季度财报不起眼的角落里，诺华更新了其GDF-15受体激动剂MBL949的最新进展：由于缺乏疗效，MBL949针对肥胖相关疾病的II期临床试验将被终止。来源：诺华2023 Q2财报此前，诺华一直未透露MBL-949的作用机制。其首席执行官 Vas Narasimhan此前仅称其为“独特的作用机制”。在今年二月份与投资者交谈时，他将该药物项目描述为“高风险，高回报”，并表示如果在非2型糖尿病受试者中的“安全性、耐受性、有效性和药代动力学”结果令人鼓舞，可能会带来一系列机会，包括早期候选药物的进展、组合的开发和“潜在的外部机会”，可见诺华对这款药物的期待颇高。如今，MBL-949在II期临床试验中表现平平，诺华选择及时止损。那么对于GDF-15来说，其成药性如何，目前研发进展到哪一步了？多面手GDF15生长分化因子15（GDF15）是1997年发现的一种内分泌激素，其受体是胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）家族受体α样（GFRAL）蛋白。GFRAL仅在后脑中表达, 该受体活化可导致食物摄入减少和体重减轻, 因此GDF15被称为“厌食激素”。除此之外，GDF15主要参与器官生长、分化、发育及细胞修复。在生理条件下，GDF15在除胎盘以外的其他组织中表达均较低，而在炎症或外伤应激等病理情况下，如存在TGF β、白细胞介素-1β(IL-1β)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α) 等多种刺激因素时，GDF15表达上调。GDF15水平升高与心血管疾病如心肌肥大、心力衰竭、动脉粥样硬化、以及肥胖症、糖尿病、肿瘤恶液质等有关, 目前，制药企业开展了以GDF15为全新治疗靶点的药物研究，涉及肥胖、肿瘤及厌食综合征等诸多领域。GDF15与肥胖GFRAL作为GDF15的受体，GDF15通过与GFRAL结合发挥作用，GFRAL在结合 GDF15 后与辅助受体RET结合形成GDF15-GFRAL-RET复合物，激活下游AKT, ERK 和PLC-ϒ信号通路，调节迷走交感神经系统活动，延迟胃排空。另外GDF15还影响食物的偏好，限制高脂肪饮食的摄入。因此，GDF15成为治疗肥胖的重要靶点。一项发表在Nature上的文章也证明了这一点，研究指出GDF15在抑制食欲的同时，通过增强肌肉能量消耗减轻了适应性产热效应，导致了与单纯热量限制相比更大的体重减轻和非酒精性脂肪肝（NASH）的改善。研究表明，靶向GDF15-GFRAL通路可能有助于维持骨骼肌在热量限制期间的能量消耗，并为肥胖治疗的瓶颈问题“体重反弹”提供了一个可行的研究前景。          来源：参考2GDF15与心血管疾病GDF15参与多种心血管疾病的发生，其水平升高与心肌肥大、心力衰竭、动脉粥样硬化、内皮功能障碍等相关。当心肌缺血再灌注损伤时，心肌细胞、巨噬细胞、内皮细胞等的应激可诱导 GDF15 表达增加。研究表明，衰老的内皮细胞集落形成细胞产生的GDF15可能以旁分泌方式作用于非衰老细胞，通过限制血管应激相关的内皮功能障碍，在血管功能失调中发挥有益作用。因此，GDF15被认为是一种新的心源性细胞因子。GDF15与癌性恶病质癌性恶病质是一种主要由肿瘤细胞产物及机体释放的细胞因子引起的以全身代谢紊乱为特征的继发性反应，表现为食欲不振、体重下降、贫血、虚弱、衰竭等。约20%的癌症患者死因与癌性恶病质有关，严重影响患者的生活质量以及临床结局。GDF15主要通过以下机制发挥作用：干扰DC的激活和成熟；减少树突状细胞对T细胞的诱导和激活作用；阻断有效的免疫细胞外渗和肿瘤浸润；抑制T细胞和NK细胞对肿瘤细胞的杀伤作用；通过产生和增强调节性T细胞的功能，在肿瘤组织中诱发免疫抑制。GDF15与糖尿病研究显示，2型糖尿病伴肥胖患者体内GDF15的血浆浓度显著高于正常人群，GDF15与稳态模型评估胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）、空腹胰岛素浓度等血糖控制相关指标呈显著正相关。也就是说，血糖控制受损情况越严重，GDF15的血浆浓度就越高。这主要是因为高血糖能诱导内皮细胞合成和分泌GDF15，进而激活PI3K信号通路，减少活性氧的产生，从而抑制高血糖导致的内皮细胞凋亡。总的来说，GDF15在2型糖尿病患者中代偿性升高，其能通过抑制高血糖诱导的氧化应激、改善脂肪组织的胰岛素抵抗和炎症反应，从而影响2型糖尿病的发生和发展。靶向GDF15的药物研发进展目前布局GDF15靶点的公司主要在国外，适应症多集中于肥胖、癌症及相关恶病质。其中辉瑞的Ponsegromab进展最快，其次是德国CatalYm的Visugromab。GDF15药物研发进展来源：药渡数据Ponsegromab辉瑞开发的Ponsegromab作为GDF-15单抗，可通过阻断GDF-15与GFRAL受体结合发挥治疗恶病质的作用。在2023 AACR大会上，辉瑞报道了Ponsegromab的Ib期研究数据，参加研究的恶病质患者体重平均增加了6.5%，身体机能也有明显改善；Ponsegromab可将患者体内循环的GDF15水平降低至与健康人群相同。除癌性恶病质，Ponsegromab治疗实体瘤、厌食症、心力衰竭等的临床研究也正在进行中。VisugromabVisugromab是CatalYm开发的一款人源化单克隆抗体，旨在中和肿瘤产生的GDF-15来抵消这些免疫抑制机制，增强免疫细胞对肿瘤的浸润，改善树突状细胞对T细胞的启动，增强T细胞和NK细胞的肿瘤杀伤作用。临床前数据显示，Visugromab能在体内和体外恢复T细胞（尤其是CD8+T细胞）渗出血管和浸润肿瘤组织的能力。在2022 ESMO大会上，CatalYm公布了Visugromab与PD-1抑制剂Nivolumab联合用于治疗复发/难治性实体肿瘤患者的I期临床试验。结果显示，在最高水平的两个剂量组中观察到了25%的肿瘤消退率。在接受第3-5剂量水平的治疗组中，18例患者中有6例显示出了临床获益，包括3例已确认达到部分缓解（PR）的患者和3例实现长期疾病稳定（SD）的患者，其中一些患者目前仍在接受治疗，有的已接受治疗超过12个月。随着近年来多项研究的发布，GDF15可谓是代谢病领域冉冉升起的“新星”，正越来越受到业界关注。不过GDF15在成药性方面还面临巨大挑战：野生型GDF15的半衰期非常短，在小鼠和食蟹猴的体内为3小时。GDF15还具有高聚集倾向，这会使其稳定性和表达滴度都很低。在几种类型的疾病状态下，均发现GDF15浓度增加，这或许意味着GDF15还具有耐药性，需要高剂量的药物治疗。因此如何延长给药时间，成为药企努力的方向。关于GDF15药物的研发，目前还处于早期阶段，但其潜力不可小觑。参考来源1.强昊,孙明霞,王洪建.新靶点GDF15的作用机制及其相关药物研发现状[J].药学学报,2021,56(10):2728-2734.DOI:10.16438/j.0513-4870.2021-0675.2.Wang D, Townsend LK, DesOrmeaux GJ, et al. GDF15 promotes weight loss by enhancing energy expenditure in muscle. Nature. 2023;10.1038/s41586-023-06249-4.3.He F, Jiang H, Peng C, et al. Hepatic glucuronyl C5-epimerase combats obesity by stabilizing GDF15. J Hepatol. 2023;S0168-8278(23)00340-9.4.AACR 2023: https://www.abstractsonline.com/pp8/#!/10828/presentation/10304.5.CatalYm Demonstrates Clinical Efficacy and Tolerability in First-in-Human Phase 1 Trial for Visugromab and Nivolumab Combination. Retrieved September 10, 2022, from https://www.catalym.com/catalym-demonstrates-clinical-efficacy-and-tolerability-in-first-in-human-phase-1-trial-for-visugromab-and-nivolumab-combination/.END👇关注药渡数据媒体矩阵

这项回顾性队列研究首次描述了中国HDGC患者的胚系变异特征，并且说明了中国患者与以往其他研究分析的患者在胚系变异特征差异较大，同时还提出了一些在中国HDGC患者中潜在的临床可操作性变异靶点 胃癌是全球第五大常见癌症，也是癌症死亡的第三大常见原因，在东亚人群中特别常见[1,2]。 尽管大部分的胃癌都是散发性的，但仍有约10%的病例表现出家族聚集性。根据已有报道，3%~5%的胃癌病例与遗传胃癌易感性综合征有关，这其中包括遗传性弥漫性胃癌（HDGC）、胃腺癌、胃近端息肉病以及家族性肠型胃癌[3,4]。 HDGC被认为是一种具有遗传倾向的胃癌，已有研究表明25%~50%的HDGC病例都携带CDH1或者CTNNA1上的胚系变异，但仍有50%~75%的HGDC病例的遗传机制还不明确[5]，并且在东亚人群特别是中国人中CDH1的突变率也是未知的。 这就需要我国科学家来解决这个问题了。 近日，由中山大学肿瘤防治中心的徐瑞华和邱妙珍领衔的研究团队，在JAMA Network Open期刊发表重要研究成果[6]。 他们进行了一次回顾性队列分析，对来自284例HDGC患者的284份白细胞样本和配对的186个肿瘤样本做了全外显子以及靶向测序，发现在中国HDGC患者中CDH1的胚系变异突变率仅为2.8%，而体细胞变异突变率则有25.3%。 他们还发现，中国HDGC患者胚系变异突变率较高的一些基因与之前报道的基因并不一致，以及中国HDGC患者发病过程中可能存在遗传和环境因素的互作。 论文截图 徐瑞华团队对2002年1月1日至2018年8月31日之间，在中山大学肿瘤防治中心确诊为胃癌的10431例患者进行了回顾性分析，最终纳入分析的HDGC病例数为284（有两例HDGC患者来自于佛山第一人民医院）。 这284例HDGC患者大部分是III期或IV期患者（190例，66.9%），以及40岁前确诊弥漫性胃癌且无家族病史的患者（254例，89.4%）。患者确诊中位年龄为35岁，有161例（56.7%）为女性，中位随访期为21.7个月。仅有8（2.8%）例患者感染EB病毒，远低于之前报道的胃癌患者EB病毒感染率。患者5年存活率为61.4%，高于之前报道的散发性胃癌患者的44.1%。 接下来，研究团队对284例HDGC患者的白细胞样本以及配对的186个肿瘤样本，进行了全外显子测序。他们利用测序数据识别了患者携带的胚系变异和体细胞变异。 基于检测到的胚系变异，研究团队发现仅有8例患者携带CDH1上的变异，这与以往研究结果差异较大，并且患者携带的变异都是之前没有报道过的。这表明中国HDGC患者有着不一样的遗传背景和致病机制。 CDH1上的胚系变异和体细胞变异 除此之外，以往研究认为CTNNA1、BRCA2、STK11、SDHB、PRSS1、ATM、MSR1、PALB2、BRCA1以及RAD51C上的突变可能与CDH1野生型HDGC的易感性有关。但徐瑞华团队发现，在中国HDGC患者中这些基因的突变率仍然较低，并且发生的突变与以往的报道并不一致。 在中国HDGC患者中，胚系变异突变率最高的基因是MUC4（19%）、ABCA13（10%）、ZNF469（10%）、FCGBP（10%）、IGFN1（10%）、RNF213（10%）以及SSPO（10%），这些基因都是未曾报道过的。其中突变率最高的基因MUC4在53例患者中都发生了突变。有研究指出MUC4在小鼠中可能引起成纤维细胞的癌变，因此MUC4的过表达可能通过ERBB2通路促进胃癌的恶性化。 中国HDGC患者的胚系变异突变谱 利用配对的肿瘤样本，研究团队识别了186例HDGC患者的体细胞变异，突变率最高的基因是TP53（32.3%）。有趣的是，尽管CDH1的胚系变异突变率在中国HDGC患者中并不高，但是其体细胞变异突变率却高达25.3%。除此之外，研究团队还发现，在中国HDGC患者中HRCT1、KRTAP5-4等基因是显著突变基因（驱动基因）。 中国HDGC患者的体细胞变异图谱 随后徐瑞华团队比较了中国HDGC患者和TCGA散发性弥漫性胃腺癌（D-STAD）患者的体细胞变异负荷，发现两个队列的基因变异频率显著相关（R=0.24，P<2.2×10-16），但在一些基因上中国HDGC患者的突变率显著低于D-STAD患者，例如MLLT4在D-STAD患者中的突变率是10%，而在中国HDGC患者中为0%。 研究团队还比较了两个队列在PI3K-Akt、MAPK、Wnt以及TGF-β等胃癌发生发展过程中起重要作用的通路上的体细胞变异频率，发现D-STAD患者的变异频率要高于中国HDGC患者。 在体细胞变异基础上，研究团队还分析了HDGC患者的拷贝数变异，他们发现6p22.2和19p13.2是高频扩增区域，而1q21.2和10q21.3是高频缺失区域。具体到基因水平上，拷贝数变异频率较高的基因是PTK6（44.6%）、ERBB3（13.4%）和PIK3CA（11.8%），这三个基因都是胃癌中已知的癌基因。 中国HDGC患者拷贝数突变频率显著较高的区域 为了探究中国HDGC患者的病因，徐瑞华团队分析了所有样本的体细胞变异特征，并与COSMIC数据库中的变异特征进行了匹配。他们发现了3个主要特征，分别是（以COSMIC特征命名）：特征1（5-甲基胞嘧啶自发性脱氨）、特征5（原因未知）、特征24（黄曲霉素暴露）。表明环境因素对HDGC的发生也起到了较大作用，并且可能存在遗传和环境因素的互作关系。 最后，徐瑞华团队分析了临床预后相关的变异。在胚系变异中，他们发现有7个基因上的变异与总生存期有关，分别是SDK1、HSPG2、FSIP2、CUBN、NCKAP5、FLNB以及MUC16。 在体细胞变异中则有大量的基因变异与总生存期有关，其中变异频率较高的基因是FGFR3（HR, 2.2）、ASPSCR1（HR, 2.2）、CIC（HR, 2.4）、DGCR8（HR, 2.2）以及LZTR1（HR, 2.5）。通路富集分析发现，这些基因富集于干扰素相关通路。 研究团队还通过整合OncoKB、CIViC等多个数据库，对中国HDGC患者的体细胞变异进行了临床可操作性注释。最终有125例患者的263个单核苷酸变异以及153例患者的338个拷贝数变异注释为潜在的临床可操作变异。 总的来讲，这项回顾性队列研究首次描述了中国HDGC患者的胚系变异特征，并且说明了中国患者与以往其他研究分析的患者在胚系变异特征差异较大，同时还提出了一些在中国HDGC患者中潜在的临床可操作性变异靶点，可以给未来HDGC领域研究提供参考。 参考文献： [1] Ferlay J, Soerjomataram I, Dikshit R, et al. Cancer incidence and mortality worldwide: sources, methods and major patterns in GLOBOCAN 2012. Int J Cancer. 2015;136(5):E359-E386. doi:10.1002/ijc.29210 [2] Chen W, Zheng R, Zeng H, Zhang S. The updated incidences and mortalities of major cancers in China, 2011. Chin J Cancer. 2015;34(11):502-507. Published 2015 Sep 14. doi:10.1186/s40880-015-0042-6 [3] Oliveira C, Pinheiro H, Figueiredo J, Seruca R, Carneiro F. Familial gastric cancer: genetic susceptibility, pathology, and implications for management. Lancet Oncol. 2015;16(2):e60-e70. doi:10.1016/S1470-2045(14)71016-2 [4] Fitzgerald RC, Hardwick R, Huntsman D, et al. Hereditary diffuse gastric cancer: updated consensus guidelines for clinical management and directions for future research. J Med Genet. 2010;47(7):436-444. doi:10.1136/jmg.2009.074237 [5] Blair VR, McLeod M, Carneiro F, et al. Hereditary diffuse gastric cancer: updated clinical practice guidelines. Lancet Oncol. 2020;21(8):e386-e397. doi:10.1016/S1470-2045(20)30219-9 [6] Liu ZX, Zhang XL, Zhao Q, et al. Whole-Exome Sequencing Among Chinese Patients With Hereditary Diffuse Gastric Cancer. JAMA Netw Open. 2022;5(12):e2245836. Published 2022 Dec 1. doi:10.1001/jamanetworkopen.2022.45836