加州大学洛杉矶分校的物理学家和化学家开发了一种药物，可以加速小鼠和人类血液干细胞在暴露于辐射后的再生。如果这一结果能够在人类身上得到复制，这种化合物可以帮助人们更快地从化疗、放疗和骨髓移植中恢复过来。
这项发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的研究，还揭示了血液干细胞再生背后的基本生物学原理，以及被这种新药阻断的特定分子过程的作用。血液干细胞存在于骨髓中，产生人体所有的血液和免疫细胞。
“我们对这些发现的潜在医学应用感到非常兴奋，”约翰·邱特博士说，他是加州大学洛杉矶分校再生医学和干细胞研究中心Eli and Edythe Broad Center的成员，也是加州大学洛杉矶分校大卫·格芬医学院血液学/肿瘤学的医学和放射肿瘤学教授。
先前的研究表明，一种叫做受体型酪氨酸磷酸酶的蛋白质，也被称为PTP-sigma，主要存在于神经系统中，它控制着神经元的再生。当PTP-sigma在神经元中被激活时，它会抑制神经元的再生;没有PTP-sigma，神经损伤后更容易再生。
化疗和放疗通常会抑制血液干细胞的活性，血液和免疫系统通常需要数周或数月的时间才能恢复。2014年，Chute和他的同事们发现PTP-sigma也存在于血液干细胞中，它在血液干细胞中的作用类似于它在神经元中的功能。在那项研究中，科学家们发现，在PTP-sigma基因缺失的小鼠中，血液干细胞在受到辐射抑制后再生更快。
PTP-sigma属于一类名为酪氨酸磷酸酶的蛋白质，众所周知，酪氨酸磷酸酶很难被药物阻断。大多数酪氨酸磷酸酶具有相似的活性位点-蛋白质中与其他分子相互作用的部分。因此，阻断一种酪氨酸磷酸酶活性位点的药物通常会同时阻断其他酪氨酸磷酸酶，造成一系列副作用。
在这项新研究中，Chute与加州大学医学化学主席、加州大学洛杉矶分校杰出的化学和生物化学教授、药物开发专家Michael Jung合作。Jung的团队设计并合成了100多种候选药物来阻断PTP-sigma;Chute和他的团队测试了候选人的功能。几种候选药物阻断PTP-sigma，对其他磷酸酶没有影响。
Chute的团队在实验室培养皿中对人类血液干细胞和小鼠血液干细胞进行了多种药物候选体的测试，以确定哪种药物在加速辐射后血液干细胞的恢复方面最有效。
其中一种化合物DJ009胜出。DJ009使人类血液干细胞在实验室培养皿中恢复。然后，这些人类血液干细胞被移植到免疫缺陷小鼠体内，使这些细胞能够存活并正常工作。Chute说，这一发现表明这种药物最终可以在人类身上发挥作用。
“这种化合物在动物模型中的效力非常高，”他也是加州大学洛杉矶分校琼森综合癌症中心的成员。“它加速了血液干细胞、白细胞和其他血液系统中生存所必需的成分的恢复。如果在人体中被发现是安全的，它可以减少感染，让人们更早出院。
在接受高剂量辐射的小鼠中，几乎所有接受DJ009辐射的小鼠都存活了下来;超过一半没有接受PTP-sigma抑制剂的患者在三周内死亡。
在接受化疗的老鼠中剂量接近于癌症患者的剂量两周后，没有接受DJ009治疗的小鼠白细胞和中性粒细胞水平低得危险;中性粒细胞是一种对抗细菌的细胞;在接受PTP-sigma抑制剂治疗的小鼠中，白细胞计数已经恢复到正常水平。
研究人员目前正在对DJ009和其他类似化合物进行微调，以便进行人体试验。他们还在继续探索抑制PTP-sigma促进血液干细胞再生的机制。
抑制PTP-sigma的实验药物仅用于临床前测试，尚未在人体上进行测试，也未被美国食品和药物管理局(fda)批准为安全有效的人体药物。
这项研究由国家过敏和传染病研究所提供资金;国家心肺血液研究所;加州再生医学研究所;以及塔癌症研究基金会。
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