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细胞实验-细胞凋亡研究的临床应用

发布时间:2021-11-27 10:36:25 阅读:18572次 来源:百度学术

  许多疾病——癌症、自身免疫性疾病和神经退行性疾病,包括阿尔茨海默氏症亨廷顿氏症和 ALS——要么是细胞凋亡未能消除有害细胞,要么是细胞凋亡的不当激活导致必需细胞的丢失。凋亡调控的复杂性和凋亡信号通路中的大量分子参与者为开发调节该通路的疗法提供了充足的机会。潜在的治疗策略包括抑制或激活参与该途径的特定蛋白质的小分子、针对参与细胞凋亡的特定基因的反义寡核苷酸,以及可以使细胞膜受体寡聚化以调节该途径的抗体等(Murphy等人,2003 年)。

  调节细胞凋亡的一个明显目标是半胱天冬酶家族的蛋白质。损伤后半胱天冬酶活化的自然延迟为治疗留出时间,靶向半胱天冬酶的分子已在临床前动物模型中显示出治疗潜力(Reed,2002;Nicholson,2000)。在缺血性损伤的小鼠模型中,半胱天冬酶的活性位点抑制剂已被使用并导致细胞凋亡减少、存活率和器官功能增加(Nicholson,2000;Hayakawa等, 2003)。 Caspase 抑制剂也已用于治疗小鼠模型中的败血症。在这些模型中,半胱天冬酶抑制减少了淋巴细胞凋亡并提高了存活率。一家名为 Vertex 的制药公司在治疗败血症的临床前试验中使用了半胱天冬酶抑制剂(Murphy等人,2003 年)。

  被称为“细胞凋亡抑制剂”或 IAP 的分子也是潜在的治疗靶点。这些具有抑制细胞凋亡功能的蛋白质在进化上是保守的。一些癌症过度表达 IAP,而 IAP 表达与细胞凋亡抗性有关 (Reed, 2002)。 Survivin 是一种 IAP,与许多人类癌症有关,包括肺癌和恶性黑色素瘤 (Nicholson, 2000)。消除存活蛋白活性有可能使癌细胞对启动细胞凋亡的药物更加敏感。在基因治疗策略中也正在研究 IAP,作为预防中风后细胞过度丢失的一种方式(Reed,2002)。

  死亡受体和线粒体途径也都是潜在的治疗靶点。正常细胞和癌细胞对 TRAIL 介导的细胞凋亡表现出不同的敏感性,大约 80% 的人类癌细胞系对 TRAIL 介导的细胞凋亡敏感 (Nicholson, 200)。在将 TRAIL (Apo-2L) 与顺铂或依托泊苷一起给药的研究中,癌细胞显示出增加的细胞凋亡 (Nicholson, 2000)。在 SCID 小鼠的实验中,重组 TRAIL 能够减缓移植后肿瘤的生长或减小已建立肿瘤的大小。重组 TRAIL 还显示出比 CD95 配体或 TNF-α 更低的肝毒性(Nicholson,2002)。

细胞凋亡实验研究

  在线粒体途径中发挥重要作用的 Bcl-2 家族成员也成为制药公司的目标。 Bcl-2 蛋白在许多癌细胞中上调。反义 Bcl-2 寡核苷酸已在 SCID 小鼠的临床前试验和 III 期临床试验中显示出前景(Nicholson,2000;Reed,2002)。 Bad 是一种促凋亡 Bcl-2 家族成员,与神经元凋亡有关。它是钙调神经磷酸酶/钙调蛋白依赖性磷酸酶的底物,Bad 的去磷酸化允许 Bad 结合并中和抗凋亡蛋白 Bcl-XL。目前针对这部分凋亡途径的疗法包括钙调神经磷酸酶的活性位点抑制剂和化合物,如 NMDA 受体拮抗剂美金刚,可防止钙内流。美金刚正在临床试验中用于治疗阿尔茨海默病s 病和多发梗塞性痴呆(Reed 2002)。

  凋亡信号通路中的许多其他调节剂和参与者也正在成为开发疗法的目标。细胞中有许多信号级联反应会影响细胞进行细胞凋亡的决定。修改这些信号输入是影响细胞命运的另一种方式。 MAPK 家族成员、JUN 激酶和 AKT 激酶通路都提供了潜在调节靶细胞凋亡通路输入的方法(Reed,2002;Murphy等, 2003;Nicholson,2000)。

  关于自然细胞死亡的精确调控还有很多有待了解。了解这些细胞死亡途径将为影响和调节细胞死亡信号提供机会,从而可以防止不适当的细胞死亡或使用细胞自身的分子机制杀死不适当的分裂细胞。

  检测细胞凋亡的方法和技术

  细胞凋亡通过复杂的信号级联反应发生,该级联在多个点受到严格调控,为评估相关蛋白质的活性提供了许多机会。起始子和效应子半胱天冬酶是检测细胞凋亡的特别好的靶标。这些无处不在的酶在细胞中作为无活性的酶原存在,并在形成驱动细胞凋亡事件的活性异源四聚体之前被切割。特定半胱天冬酶的发光和荧光底物已允许开发均相测定法来检测其活性。此外,识别半胱天冬酶活性形式或半胱天冬酶裂解产物的特异性抗体可用于检测细胞内的细胞凋亡。荧光偶联的半胱天冬酶抑制剂也可用于标记细胞内的活性半胱天冬酶。

  除了监测 caspase 活性外,还有许多试剂可用于监测线粒体中作为细胞凋亡指标的分子,例如细胞色素 c。细胞凋亡的一些生化特征,例如膜磷脂不对称性的丧失和 DNA 片段化,也可用于鉴定细胞凋亡。细胞活力检测可与细胞凋亡检测结合使用,通过对单个样品的多重检测提供有关细胞死亡机制的更多信息。

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