注射疗法可以预防心脏病发作后的心力衰竭

西北大学和加州大学圣地亚哥分校的科学家们开发了一种新的、有效的注射疗法，可以保护心脏病发作后的心脏免受损害。在细胞培养取得成功后，科学家们在心脏病发作的大鼠模型上测试了他们的新疗法。在单次低剂量静脉注射后，动物的炎症和细胞死亡减少，心功能改善，新血管生长增加。

　　

西北大学和加州大学圣地亚哥分校的科学家们开发了一种新的、有效的注射疗法，可以保护心脏病发作后的心脏免受损害。

这种治疗方法包括特别设计的像蛋白质一样的聚合物。这些蛋白质样聚合物（PLPs）“抓住”了心脏组织中的调节蛋白，从而阻碍了身体的自然愈合过程。没有了这些蛋白质，愈合蛋白就可以自由地发挥它们的作用——防止压力和炎症。

在细胞培养取得成功后，科学家们在心脏病发作的大鼠模型上测试了他们的新疗法。在单次低剂量静脉注射后，动物的炎症和细胞死亡减少，心功能改善，新血管生长增加。

这项研究今天（4月25日）发表在《先进材料》杂志上。PLP平台正在由西北大学的衍生公司Grove Biopharma进行商业化，该公司最近完成了3000万美元的a轮融资。

该研究的资深作者、Grove Biopharma的科学创始人、西北大学的Nathan Gianneschi说：“心脏病仍然是全球死亡的主要原因，其中许多人死于心脏病。”“尽管有这种惊人的规律性，但要改变随后发展为心力衰竭的过程，所能做的相对较少。”我们的工作引入了一种全新的治疗方法，能够解决细胞内以前“不可药物”的目标。它为改变这种毁灭性疾病的进程提供了一个有希望的策略。”

“预防心脏病发作后的心力衰竭仍然是一个主要的未满足的临床需求，”加州大学圣地亚哥分校的凯伦·克里斯特曼说，他与吉安内斯基共同领导了这项研究。“这种疗法的目标是在心脏病发作后尽快进行干预，以防止他们最终患上心力衰竭。”

Gianneschi是西北大学温伯格艺术与科学学院雅各布和罗莎琳科恩化学教授，麦考密克工程学院材料科学与工程和生物医学工程教授，以及范伯格医学院药理学教授。他也是国际纳米技术研究所、生命过程化学研究所、西北大学querrey Simpson再生工程研究所（RENU）和西北大学Robert H. Lurie综合癌症中心的成员。克里斯特曼是加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院生物工程系的教授。

从心脏病发作到心力衰竭

根据美国疾病控制和预防中心的数据，670万20岁以上的美国人患有心力衰竭，这是由于心脏无法向身体其他部位泵出足够的血液而发生的。发生心力衰竭后，52.6%的患者在5年内死亡。心力衰竭最重要的原因是心脏病发作，每年有80多万美国人受其影响。

当一个人心脏病发作时，由于缺氧和氧化应激增加，他们的心肌通常会受损。这种损伤会导致炎症和疤痕，最终削弱心脏并导致心力衰竭。虽然现有的治疗方法可以恢复血液流动，但这些方法并不能完全防止长期损害，随着时间的推移导致心力衰竭。

为了解决这一未满足的需求，研究小组专注于两种蛋白质：Keap1和Nrf2之间的相互作用。当Nrf2保护心脏细胞免受压力和炎症时，Keap1与Nrf2物理结合，调节其功能。这阻止了Nrf2进入细胞核，在那里它可以激活保护性基因。

“基于过去的生物学研究，Nrf2已被证明对心脏病发作后的心脏健康有积极作用，”Gianneschi说。“我们想看看增加Nrf2是否能帮助身体在心脏病发作后自我愈合。”

释放保护性蛋白质

在之前的研究中，Gianneschi和他的同事发明了PLP平台，在这个平台上，纳米级精密聚合物模拟蛋白质，像人工抗体一样发挥作用。一旦进入细胞，它们就会“抓住”生物目标。在这项新研究中，Gianneschi， Christman和他们的团队设计了一个具有多个“臂”的PLP，可以抓住Keap1。这些“手臂”模拟了Nrf2蛋白的一部分，Nrf2蛋白通常与Keap1结合。

因为它有许多“臂”，PLP与Keap1紧密结合，阻止它抓住真正的Nrf2。随着Keap1的消失，Nrf2可以进入心脏细胞核发挥其保护作用。

在开发出该系统后，研究人员对心肌细胞进行了实验室测试，以评估其有效性。在实验中，即使在非常低的浓度下，PLPs也能成功地保护细胞免受氧化应激引起的损伤。接下来，研究小组在心脏病发作的小动物模型中静脉注射单剂量PLP。这种疗法不仅改善了动物的心脏功能，而且在注射后的五周内仍然有效。进一步的测试表明，这些细胞表达了更多促进愈合的nrf2相关基因。

解决其他“不可毒品”的目标

研究人员表示，这种新颖的PLP平台代表了治疗发展的重大进步，为解决传统方法无法解决的具有挑战性的生物靶点提供了一种新工具。与Grove Biopharma合作，研究人员正在开发针对各种疾病的蛋白质-蛋白质相互作用的PLPs，最初的重点是癌症和神经退行性疾病。“蛋白质是驱动所有基本细胞功能的分子机器，细胞内蛋白质-蛋白质相互作用失调是许多人类疾病的原因，”Gianneschi说。“现有的药物模式要么无法穿透细胞，要么无法有效地参与这些大的疾病靶域。我们正从新的角度看待这些挑战，我很高兴能继续与Grove团队合作，帮助将这种新模式推广到诊所。”