代, 丝雨

前段时间,一部叫《工作细胞》的动漫几乎刷爆了朋友圈。要问Dr.Why最喜欢谁,那自然还是令人怜爱的血小板了,一副萝莉的扮相再加上娇小的身材,Dr.Why都要忍不住冲进去保护她了呢。
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不过话说回来,别看血小板长得小,但也是我们人体血液的重要组成部分,掌管着人体血液的止血和凝血功能。所以一旦血小板减少,就会给我们带来一系列的问题,严重时还会危及生命。如果这种情况发生在百年前,或许我们只能安静地等死了,但生活在21世纪的我们很幸运,因为我们遇到了重组人血小板生成素(rhTPO),而它的出现也给血小板减少症的患者带来了许多福音。接下来,我们就来讲一讲rhTPO的故事。
“血的尘埃”

18世纪60年代,Bizzozero用显微镜在血液中观察到了一种奇特的微小“粒子”[1]。为什么说它奇特呢?首先是因为这种“粒子”的“体型”与普通的红、白细胞不一样,除了长得奇奇怪怪形状不规则之外,“粒子”的个头也比较小一般直径在2-4μm。因为在显微镜下很难分辨,所以又被称为“血的尘埃”。另外,Bizzozero通过显微镜还观察到了一个有趣的现象:当他用针头刺破小静脉或动脉表面时,受到针头刺激后的“粒子”像是被惊动了的士兵一样,迅速粘附到血管壁上,紧接着又像变形金刚一样通过“变形”改变自己的形状,然后伸出长度不等的突起以此来诱发各种分子的聚集,直到形成一个直径80-100μm的纤维蛋白网络,“粒子”似乎才稍稍停止。

maxresdefault聪明的Bizzozero自然知道这是止血过程了,可是这微小的“粒子”究竟是何方神圣呢,居然能有这么大的本事可以起到止血的作用?虽然最后Bizzozero没挖清楚“粒子”的祖宗三代,但Bizzozero却给它起了一个名字,叫血小板(platelet)[2]。
1906年,一个叫名James Homer Wright的美国病理学家接手了“刨坟”的工作,查清了血小板的身世。Wright在显微镜下观察到血小板与骨髓里巨核细胞有着相同的着色性质,这不就是说血小板跟骨髓巨核细胞本是一家人嘛,另外血液又来源于骨髓,看来血小板来源于巨核细胞是无疑的了。不仅如此,Wright还用实验证明了血小板减少与出血有关[3-5]。
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与此同时,与Wright同在马塞诸萨州综合医院的另一名年轻医生William Duke也没闲着,Duke在医院开展了一项小型人体试验[6]。Duke用动静脉插管技术对3名患有血小板减少症的受试者给予全血输血治疗,简单来说就是把健康者身上的血液输到血小板减少症的患者身上。试验结果如何呢?没想到还挺出人意料,3位受试者的血小板数量在输血后都出现了不同程度的短暂回升。不过回升的原因是什么呢,Duke并不知道。

几年之后,也就是1919年,一个名叫George Minot(1934年因发现维生素B12而获得诺贝尔奖)的年轻医生在进行了大量紫癜性出血的研究后,提出了血小板减少的两种假设[7]:一是体内存在特定的毒物,一旦血小板形成,毒物就会以最快的速度将血小板破坏掉;二是巨核细胞在形成血小板的过程中由于受到毒性反应而造成血小板发育不良

0913-21Minot的假设大大激发了其他科学家对血小板的研究,人们也纷纷提出质疑,会不会还有其他的原因呢?当然这需要时间的考证。
TPO从概念变成现实
从1910年开始,科学家们通过大量的人体生理学观察发现了血小板的一些秘密。比如,在没有任何疾病的情况下,血小板的数量在任何个体中都是保持相对稳定的[8,9];再比如,健康的个体之间血小板的数量也并不是完全相同而是变化很大(140×109/L -450×109/L)[10]……而这些种种结果也都在表明着一种可能:血小板的生成或许是受某些因素调节的。不过“可能”终归只是一种猜测而已,怎么找到它,却是一个值得思考的问题。1948年,促红细胞生成素(EPO)的发现给试图寻找调节血小板生成的科学家们带来了一丝希望。既然血液中存在一种调节红细胞生成的EPO,那是不是同样也存在一种调节血小板生成的因子呢?就在大家很不确定的时候,1958年一位叫Endre Kelemen的匈牙利血液学家站了出来,信誓旦旦地宣布了血液中一定存在一种调节血小板生成的促血小板生成素(TPO)[11]。

bjh12781-fig-0002-m不过要怎么找到它呢?
这在科学家们看来并不是什么世纪大难题,毕竟EPO的提纯方法已经摆在那里了嘛。既然两者同样存在于血液里,又同样为促血生成因子,那按照提纯EPO方法来提纯TPO不就行了。可惜天不如人愿,提纯TPO的工作并没有他们想像的那么简单!从动物的尿液里提取了多次之后,科学家们最终都失败了[12]。这到底是怎么回事呢?难道科学家们的想法错了?这对于他们来说也是百思不得其解的问题。不过现在看来,这些现象并不难解释。首先,肝脏才是产生TPO的主要部位,虽然肾脏也能产生,但是毕竟量少;其次就是EPO和TPO两者的分子大小了,EPO的分子量是18kD,TPO是94kD,所以EPO能简单地通过肾脏过滤,而TPO却不行[13];最后,再来说一说两者的浓度,正常情况下TPO的浓度是EPO浓度的千分之一[14,15],就算前面两点都行得通,那从等量的尿液里提取出TPO来也是难上加难的事呀。

从尿液里提纯TPO的方法失败了,那还有什么其他办法吗?科学家们也是一筹莫展。提纯TPO的工作像是被人点了穴一样,再也没了什么动静。

30年后,直到1992年,科学家在一只患有骨髓增生性白血病的小鼠身上发现了原癌基因c-mpl后,TPO的研究才取得了巨大的进展。

有时候科学还挺奇妙的,看似一个不相关的发现却能对另一个领域产生催化作用。而这一切的一切都要感谢一只老鼠。drug-eradicates-leukemia-mice1992年,研究人员在一只感染了骨髓增生性白血病病毒(MPLV)的小鼠身上发现了一个原癌基因c-mpl[16,17]。原癌基因多了去了,这个原癌基因有什么特别之处呢?原来研究人员发现这个原癌基因编码的c-Mpl蛋白具有与TPO受体相同的所有特征[18]。既然一把锁只能配一把钥匙,那找到c- Mpl的配体是不是就能找到相应的TPO了?0913-11

于是顺着这个思路,研究人员猜想c-Mpl配体应该就是TPO了。这下好说了,那就直接找c-Mpl配体呗。知道了c-mpl基因,想要找到c-Mpl配体还不是顺藤摸瓜的事嘛。

研究人员首先通过基因克隆技术克隆出了大量的c-mpl基因,然后让其表达出c-Mpl蛋白,这样一来不就能找到大量的c-Mpl配体了嘛。看似简单的事情,当真做起来却没那么容易。从开始克隆c-mpl基因到最后找到c-Mpl配体,科学家们用了整整两年的时间。c-Mpl配体是找到了,那它到底是不是TPO呢?科学家又进行了一项试验。研究人员将c-Mpl配体加入到剔除了巨核细胞集落刺激因子(MEG-CSF)(一种可以调节巨核系祖细胞的生长的因子)的血小板减少的血浆中,结果发现血小板的数量确实升高了。

没错,c-Mpl配体就是TPO了

TPO提取的成功,吸引了许多实验室前来研究并分离、提纯TPO,但大多数实验室都失败了,最终只有5家独立的实验室取得了成功[19-21],其中有美国的安进公司(全球最大生物制药企业之一)基因泰克公司(生物医药领域的开创者)。

rhTPO现锋芒
从血浆中分离提纯出TPO确实是一件值得可喜可贺的事,但毕竟血浆中的TPO非常少,想要大量提纯TPO还真是一件麻烦事,怎么办呢?基因重组吧。1994年,科学家开始对两种重组血小板生成素进行临床研究,一个是由安进领导的聚乙二醇化人巨核细胞生长发育因子(PEG-rhMGDF),一个是由国内科研人员领导的重组人血小板生成素(rhTPO)[22]。虽然两种因子在动物模型和人类试验中都表现出了对血小板的生长有强有力的刺激作用,但可惜的是,安进的PEG-rhMGDF在进行临床试验时出现了一些问题而最终停止了试验。这是怎么回事呢?原来安进公司为了加快研发速度走了捷径,把原本全长332个氨基酸的人类TPO截断,只保留了前面的153个氨基酸,然后将PEG包埋,变成了另一个截断的、非糖基化的TPO[23]。

bjh12781-fig-0005-m两种重组血小板生成素的结构
却不料这种试图抢占先机的行为结果却适得其反,以致于在之后的临床试验中,不少患者产生了大量的中和性抗体[24,25],最终导致试验停止。安进的PEG-rhMGDF倒下了,那国内企业的重组人血小板生成素(rhTPO)呢?与安进的PEG-rhMGDF相比,rhTPO则是在中国仓鼠卵巢细胞中表达的全长重组、高度糖基化的人TPO[22]。所以从结构上讲,rhTPO比安进PEG-rhMGDF已经略胜一筹了,那效果怎么样呢?是骡子是马还是得拿出来溜溜才知道。研究人员在血小板减少症的患者中进行了一项试验,结果显示,在给予单剂量rhTPO后,患者的血小板数量在第4-5天时就出现了升高趋势,并在第10-14天时,血小板数量达到了中位峰值[26],并且试验过程中没有出现严重不良反应。

看来rhTPO的试验结果还是相当可观的!

2005年5月,这项由三生制药自主研发的首创新药(First in class)rhTPO——特比澳,顺利获得新药证书,正式上市

然而这个令国人骄傲的rhTPO在当年研发时,可是遇到了不少难题。首先当时国内的基因重组技术并不完善,国内的科学家需要在已知的很少的信息量上想办法把人体内编码TPO的cDNA基因给“钓”出来,其次就是在糖基化超过了70%的rhTPO中完成纯化工作,最后还有表达细胞的筛选等等。

这其中的每一个环节对于想要研发一个全新生物制剂的企业来说都是极具挑战的,然而这帮可爱的国内科学家们却迎难而上,没有一丝松懈,秉承着不认输的科研精神,最终攻克了一个个难关,研制出了rhTPO。

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说到这里是不是应该给他们点个赞呢?当然了,任何科研成果都是值得被尊敬的。

作为中国自主研发的世界上第一个完成 rhTPO 试验的基因工程药物“特比澳”,目前已成为原发免疫性血小板减少症(ITP)(以往称为特发性血小板减少性紫癜)和肿瘤化疗所致的血小板减少(CIT)的治疗药物

2017 年,特比澳被国家医保目录正式纳入乙类目录范畴,用于CIT和ITP的治疗。2018年,特比澳获国家药品监督管理局(NMPA)批准进入儿童免疫性血小板减少症的Ⅲ期临床。
rhTPO的潜在临床应用
除了上面讲的适应症以外,rhTPO还在其他引起血小板减少的疾病中具有潜在的临床应用。●妊娠合并原发免疫性血小板减少症(妊娠ITP)由于孕期内环境、激素与营养水平的变化,孕妈妈的血液通常也会出现一些变化,血小板减少症可以说是孕期最常见的血液异常疾病了。Risks-Of-Thrombocytopenia-During-Pregnancy如果孕妈妈的血小板计数<30×109/L,就会出现出血症状,严重时还有可能发生产后出血、胎盘早剥的危险。在一项涉及31名血小板减少的孕妈妈的临床试验中,研究人员给予了初始剂量300U/kg的rhTPO治疗,每日一次,共14天。结果显示有74.2%的患者产生了不同程度的血小板回升[27]。

特比澳在妊娠ITP中的治疗显示出了一定的优势,如出血症状少、短期耐受性佳、安全性好等等,这些初步结果也在表明rhTPO可能是妊娠期ITP有效且快速的治疗方法,不过研究人员也表示在长期的安全性上还有待继续研究。

肝功能衰竭肝是产生TPO的主要部位,所以肝功能衰竭的患者也会时常伴有血小板减少,而这大部分原因可能是由于肝脏损伤后TPO产生不足造成的[28],所以rhTPO在肝功能衰竭中的应用也是很有前景的。●骨髓增生异常综合症血小板减少症也是骨髓增生异常综合征(MDS)患者最常出现的症状之一,虽然血小板输血治疗可以暂时有效地控制严重的血小板减少症,但这也存在一定的风险问题。例如,重复免疫和同种异体免疫、传染媒介的传播和输血反应等等[29]。因此采用rhTPO治疗成为了骨髓增生性患者的一种可能。

从百年前发现血小板到如今rhTPO被用于临床,我们见证了科研背后的故事,也被那些可爱的科学家们所感动。rhTPO的故事写完了,但rhTPO的传奇还将会继续!

 

参考文献:

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