心肌梗塞和高血壓等疾病可能導致心臟纖維化,進而損害心臟功能,甚至引發心臟衰竭和死亡。然而,目前尚無有效的治療心臟纖維化的藥物,這使得該領域亟需突破性進展。最近,史丹佛大學的研究團隊在這方面取得了重要進展,他們利用人類誘導多能幹細胞(iPSC)生產大量心臟纖維母細胞,並進行了大規模的藥物篩選,最終發現瘧疾用藥「青蒿琥酯」(artesunate)具有極大的潛力作為心臟纖維化的候選藥物。這項研究成果已發表在細胞(Cell)期刊上。
心肌梗塞和高血壓等疾病可能導致心臟纖維化,進而損害心臟功能,甚至引發心臟衰竭和死亡。然而,目前尚無有效的治療心臟纖維化的藥物,這使得該領域亟需突破性進展。最近,史丹佛大學的研究團隊在這方面取得了重要進展,他們利用人類誘導多能幹細胞(iPSC)生產大量心臟纖維母細胞,並進行了大規模的藥物篩選,最終發現瘧疾用藥「青蒿琥酯」(artesunate)具有極大的潛力作為心臟纖維化的候選藥物。這項研究成果已發表在《細胞》(Cell)期刊上。
心肌梗塞會導致心肌細胞因缺血而死亡,進而引發發炎反應。免疫細胞釋放的生長因子會促使心臟纖維細胞分泌膠原蛋白等細胞外基質蛋白,這些蛋白質的異常累積會使心肌組織逐漸失去彈性,影響心臟的收縮和舒張功能。據估計,已開發國家有45%的死亡與組織纖維化導致的器官衰竭有關。纖維化也常見於糖尿病患者和老化疾病患者,這些情況會加重心臟功能障礙,最終導致死亡率增加。因此,治療纖維化有助於降低整體死亡率。
然而,目前心臟纖維化的治療選擇仍然有限,僅能依靠藥物控制或延緩病情惡化,尚無藥物能直接逆轉纖維化。因此,心臟衰竭患者的纖維化臨床需求仍然存在巨大缺口。由於缺乏可靠的細胞藥物篩選平台,大規模藥物篩選以開發心臟纖維化藥物一直面臨挑戰。此次研究團隊利用iPSC開發了一個穩定供應大量心臟纖維母細胞的平台,以進行藥物篩選。他們篩選了高達5000種各階段的藥物。
研究團隊首先將展現較強抗纖維化功效的藥物進行篩選,再利用人工智慧演算法選出20種具有良好藥物動力學特性的藥物。接著,他們使用iPSC製造的心肌細胞和血管內皮細胞進行測試,排除具有心血管毒性的藥物。經過層層篩選後,瘧疾重症用藥青蒿琥酯展現出最佳的抗纖維化活性及較低的毒性。
心臟纖維化和心臟肥大密切相關,兩者互為因果,最終導致心臟功能進一步衰退。為了評估青蒿琥酯是否能對心臟肥大初期的纖維化有效,研究團隊進行了小鼠實驗。結果顯示,青蒿琥酯能有效防止心臟纖維化,超音波結果更顯示,接受青蒿琥酯治療的小鼠,其心臟血流量及收縮能力都較正常。
由於青蒿琥酯已用於治療瘧疾超過50年,其安全性基本無虞,且抑制心臟纖維化的劑量低於治療瘧疾的用量,因此科學家相信,青蒿琥酯很有機會發展成治療心臟纖維化及其他器官組織纖維化的藥物,具有極大的潛力抗組織纖維化。