《Cell》揭示中药成分青蒿琥酯靶向MD2改善心脏纤维化！

【写在前面】：本期推荐的是由斯坦福大学医学院等研究团队合作近期发表于Cell(IF45.5）的一篇文章，揭示心脏纤维化的多尺度药物筛选确定青蒿琥酯为先导化合物，并靶向MD2改善心脏纤维化。

【期刊简介】

【题目及作者信息】

背景

心脏纤维化损害心脏功能，但目前尚无有效的临床治疗方法。

研究设计

使用人类诱导多能干细胞（iPSC）衍生的心脏成纤维细胞（CFs）对抗纤维化化合物进行了高通量筛选。使用iPSC衍生的心肌细胞和iPSC衍生的内皮细胞对初始候选细胞进行反筛选，排除了具有心脏毒性的撞击。

结果

作者筛选过程确定青蒿琥酯为先导化合物。在促纤维化刺激后，青蒿琥酯抑制了人原发性CFs的增殖、迁移和收缩，减少了胶原沉积，并改善了3D工程心脏组织的收缩功能。在心力衰竭小鼠模型中，青蒿琥酯还能减轻心脏纤维化并改善心功能。机制上，青蒿琥酯靶向髓样分化因子2(MD2)，抑制MD2/TLR4信号通路，减轻CFs中纤维化基因的表达。

结论

利用多尺度药物筛选，整合了人类iPSC平台，组织工程，动物模型，计算机模拟和多组学，以确定MD2作为心脏纤维化的治疗靶点。

【前言】

纤维化的特征是过度的细胞外基质（ECM）沉积，导致器官僵硬和最终的功能障碍据估计，发达国家45%的死亡是由纤维化引起的器官衰竭造成的，特别是，心脏纤维化是缺血性心力衰竭（HF）、遗传性心肌病、糖尿病和衰老的常见合并症，它加剧了心功能障碍，最终导致发病率和死亡率增加。在成人心脏中，常驻心脏成纤维细胞（CFs）在发育过程中主要来源于心外膜，在维持组织结构中起着关键作用。作为应激反应，这些常驻CFs经历细胞状态转变为活化的肌成纤维细胞（MyoFBs），其特征是表达标记蛋白即α-SMA和ACTA2，这种转变与转录重编程有关，从而导致ECM蛋白的产生和分泌增加。

目前，FDA还没有批准专门针对心脏纤维化的药物。只有两种药物（吡非尼酮和尼达尼布）被批准用于治疗特发性肺纤维化，但这两种药物在治疗心脏纤维化时都有一些缺点，因此，治疗心衰患者的心脏纤维化是临床未满足的需求。

无通路偏倚表型药物筛选在一类新药发现中获得了发展势头，但由于没有可靠的细胞平台进行药物筛选，心脏纤维化的药物开发在一定程度上受到阻碍。人类原代CFs可在市场上获得，但其数量仅足以进行单剂量的小规模筛查，不需要重复。因此，大多数抗纤维化治疗的筛选依赖于小鼠成纤维细胞。然而，相当大的物种差异，缺乏心脏毒性的反筛选，以及无法重现2D成纤维细胞受损的收缩功能，导致有希望的临床前药物在临床试验中失败。

人类诱导多能干细胞（iPSC）技术已越来越多地用于疾病建模、药物筛选和毒性测试。先前，我们开发了一种从人类iPSCs中提取CFs的方案，为研究心脏纤维化提供了无限的细胞来源。在这项研究中，我们改进了方法来获得均匀的iPSC-CFs，这些iPSC-CFs对促纤维化刺激保持静止和敏感。我们还生成了ACTA2报告基因细胞系，以高通量和实时的方式监测MyoFB的激活。使用iPSC-CFs报告基因细胞系，我们利用~5000个处于不同临床开发阶段的化合物文库进行了高通量筛选（HTS）。每种分子在7种不同剂量下在两条独立的线中进行筛选。随后对iPSC衍生的心肌细胞（CMs）和内皮细胞（ECs）进行反筛选，以排除具有潜在心血管毒性的候选细胞。在筛选的化合物中，我们确定青蒿琥酯（ART）疗效显著。同时ART的抗纤维化作用在人原代CFs、3D工程心脏组织（EHTs）以及心脏纤维化和心衰小鼠模型中均得到了验证。

结合计算机模拟、分子实验验证和多组学，我们的研究表明ART通过髓样分化因子2（MD2）的分子靶向抑制心脏纤维化。

【结果部分】

1.多尺度药物筛选鉴定抗纤维化化合物。

2.ART抑制CFs和3D-EHTs中MyoFB的激活。

3.在心衰和心肌梗死的临床前小鼠模型中，ART可减轻纤维化并改善心功能。

4.ART抑制TAC诱导的成纤维细胞群体的动态转化。

5.ART可抑制CFs中的纤维化基因和通路。

6.ART通过分子靶向MD2抑制MyoFB的激活。

7.ART抑制MD2-TLR4相互作用和下游级联反应。

【结论与讨论】

长期 的心脏纤维化显著增加了世界范围内心血管疾病的负担，并促进了心衰的发展。然而，在心脏纤维化中，没有有效的临床治疗方法可以抑制CFs向MyoFBs的活化。我们的研究提供了一个概念验证的多尺度平台，利用人类多能干细胞、组织工程和临床前动物模型来确定ART是一种安全有效的抗纤维化治疗药物。利用计算机模拟和多组学，我们证明ART通过直接结合MD2介导其作用，有望成为心脏纤维化的治疗靶点和途径。

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