成纖維細胞生長因子的轉化研究及藥物研發(fā)進展

吳艷青肖 健李校堃，3

（1 溫州大學生命科學研究院，溫州 325035；2 溫州市生物醫(yī)藥協(xié)同創(chuàng)新中心，溫州 325035；3 溫州醫(yī)科大學藥學院，溫州 325035）

成纖維細胞生長因子的轉化研究及藥物研發(fā)進展

吳艷青1，2肖 健2，3李校堃1，2，3

（1 溫州大學生命科學研究院，溫州 325035；2 溫州市生物醫(yī)藥協(xié)同創(chuàng)新中心，溫州 325035；3 溫州醫(yī)科大學藥學院，溫州 325035）

吳艷青，講師，研究方向為FGFs在神經系統(tǒng)損傷疾病中的修復作用。

E-mail:yqwu220946@yeah.net

成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factors，FGFs）是一類生物進化上高度保守的多肽，在機體內的許多組織和器官均有分布。FGFs系統(tǒng)由多個受體和配體組成，其中堿性成纖維細胞生長因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）和酸性成纖維生長因子（acidic fibroblast growth factor，aFGF）的研究最為活躍。FGFs通過FGF受體（FGFR）促進細胞增殖、遷移、存活和分化，參與胚胎發(fā)育、損傷組織修復、新生血管形成、干細胞增殖分化、神經再生、鈣磷代謝等，在創(chuàng)傷修復、心血管系統(tǒng)疾病、神經系統(tǒng)疾病以及骨軟骨再生等方

成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factors，FGFs）是生物體內重要的生長因子，對來源于中胚層和神經外胚層的組織細胞具有廣泛的生物學作用，參與創(chuàng)傷修復、神經修復、代謝調控、新生血管形成和胚胎發(fā)育等過程。隨著分子生物學等技術的不斷進步，生物科學家們對FGFs的研究不斷深入，FGFs有望成為一種新的治療手段，為疾病的治療提供新思路。目前，FGFs運用于燒傷創(chuàng)面及慢性潰瘍創(chuàng)面治療已有新藥上市應用。文章就FGFs在創(chuàng)傷修復、神經修復、代謝調控和內臟缺血性損傷等領域的轉化研究及其藥物研發(fā)進行介紹。面均扮演重要作用，具有重要的臨床應用價值和廣闊的市場前景。目前已有大量關于FGFs在創(chuàng)傷修復、糖尿病足潰瘍、心血管疾病和代謝調控等領域的轉化研究。

1 FGFs概述

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FGFs是1973年Armelin 首次從小鼠腦垂體提取液中純化分離出的能促進細胞生長的活性物質1。目前，FGFs超家族共被發(fā)現23個成員，每一個成員都包含一個保守的120個氨基酸核心區(qū)，其中包括6個同樣的散布氨基酸序列3，其中心區(qū)域氨基酸序列存在高度同源性的硫酸乙2酰肝素結合域。FGFs分泌蛋白配體可分為旁分泌型和內分泌型，FGF1～FGF18、FGF20、FGF22屬于旁分泌型，內分泌型包括FGF19、FGF21、FGF23。旁分泌型FGFs需要硫酸乙酰肝素作為受體激活的輔因子，而內分泌FGFs依賴Klotho協(xié)同受體激活受體45。FGFRs是一類跨膜的酪氨酸激酶受體，為單鏈的糖蛋白分子，包括細胞外區(qū)、跨膜區(qū)和細胞內激酶區(qū)6。已知哺乳動物有FGFR1、FGFR2、FGFR3和FGFR4等4種FGFRs。FGFs通過結合細胞表面的酪氨酸激酶FGFRs從而發(fā)揮其生物學功能。

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FGFs與相應的FGFR結合后，引發(fā)受體二聚化，活化受體酪氨酸激酶，進而激活細胞內信號通路。目前，已知FGFR激酶可以引發(fā)3條信號通路，包括MAPKK/ MAPK激酶途徑、BAX/BCL-2相關蛋白途徑和PDK/磷酸肌醇-依賴蛋白激酶途徑1。FGFs具有很強的促細胞生長作用和廣泛的生物學作用，能影響多種細胞的生長、分化及功能，如血管內皮細胞、成纖維細胞、神經元、星形膠質細胞、卵泡粒層細胞等，同時也是重要的有絲分裂促進因子，是形態(tài)發(fā)生和分化的誘導因子，在正常生理和病理過程中參與生長發(fā)育和組織損傷的修復過程。與FGFs相關的人類疾病在國內外早有報道，FGF23在常染色體顯性遺傳低磷性佝僂病患者中功能增加，FGF3在耳聾患者中功能降低，FGF10在LADD綜合征患者中功能降低，FGF8在卡爾曼綜合征患者中功能降低7。

2 FGFs在創(chuàng)面修復領域的轉化研究及藥物開發(fā)

我國每年創(chuàng)傷修復的治療需求高達1億人次以上，慢性創(chuàng)面的平均住院日為21天，平均治療費用超過1.2萬元，給社會和家庭造成極大的負擔。作為在皮膚、毛囊和汗腺等組織修復中最為重要的調控因子之一，FGFs可以影響創(chuàng)傷修復的整個過程，包括早期的炎癥反應、肉芽組織再生、再上皮化等。在600例大面積燒傷均為深Ⅱ度病人中，以80IU/cm2的劑量將bFGF作用于創(chuàng)面，發(fā)現bFGF能顯著縮短創(chuàng)傷修復時間，提高創(chuàng)傷修復質量8。糖尿病潰瘍作為糖尿病常見并發(fā)癥之一，是一種難愈性的皮膚損傷，研究發(fā)現在動物模型或糖尿病患者身上使用各種外源性的生長因子包括FGFs，可顯著促進創(chuàng)傷愈合10。因此，將FGFs開發(fā)為創(chuàng)傷修復的藥物具有重要的臨床意義和社會價值。

在FGFs新藥開發(fā)過程中，筆者科研團隊解決了長期制約FGF產業(yè)化的系列工程技術難題，率先研制出FGF系列創(chuàng)新藥物，并廣泛應用于燒、創(chuàng)傷和糖尿病并發(fā)癥的治療。2002年重組人堿性FGF（rh-bFGF）獲得國家食品藥品監(jiān)督管理總局批準，用于慢性創(chuàng)面、新鮮創(chuàng)面和燒傷創(chuàng)面的治療。隨后bFGF被開發(fā)為凝膠劑、噴霧劑、滴眼劑等多種劑型。2006年，商品名為“艾夫吉夫”的重組人酸性FGF（rh-aFGF）1類新藥在中國上市，該藥物主要用于治療深Ⅱ度燒傷創(chuàng)面和慢性9潰瘍創(chuàng)面。目前，FGFs已被美國創(chuàng)面愈合協(xié)會（Wound Healing Society）和歐洲傷口管理協(xié)會（European Wound Management Association）推薦用于難愈性潰瘍的治療。日本整形專家 Sadanori Akita 在專著《燒傷整形外科圖譜》中以單獨章節(jié)介紹了bFGF抑制瘢痕的臨床應用。斯坦福大學科學家Khavari在《Science》撰文中也高度評價獲中國批準的FGF2新藥在創(chuàng)面愈合過程中對肉芽組織形成、汗腺和毛囊再生具有重要的意義11。

3 FGFs在神經修復領域的轉化研究及藥物開發(fā)

FGFs可促進神經細胞的分化、遷移而產生神經保護作用。已有研究證實，中樞神經損傷后，bFGF可通過PI3K/Akt信號通路，參與神經再生和修復的過程，并起到關鍵作用12。此外，bFGF在周圍神經損傷和再生過程中也扮演著重要的角色，能促進軸突近端神經殘端產生分支，影響神經細胞、施旺細胞和成纖維細胞的增殖分化13。外源性bFGF對保護受損感覺神經元和軸突橫斷再生都有明顯作用14。另外，Wu等15的研究發(fā)現aFGF能顯著促進脊髓損傷后神經功能恢復并且表現出很好的臨床安全性；國際著名神經科學家Fehlings教授稱，aFGF為脊髓損傷的臨床治療提供了新途徑。可見，FGFs在神經損傷疾病上具有廣闊的臨床應用前景。

目前，由于體內用藥的安全性等問題還未解決，FGFs在神經損傷修復上的應用研究尚處于動物實驗階段，未進入臨床實驗階段。最新的研究開始關注開發(fā)bFGF用于神經損傷的新劑型上，如開發(fā)新型納米包載材料或新型生物親和凝膠載體材料等。FGFs生物活性的多效性以及神經營養(yǎng)的廣譜性，為其從基礎走向臨床提供了保證?？梢哉f，FGFs運用于神經損傷修復是神經損傷治療領域的一個新探索。

4 FGFs在代謝調控領域的轉化研究及藥物研發(fā)

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已有大量研究表明，FGFs參與糖代謝、脂代謝和膽汁酸代謝過程，參與調控代謝作用的FGFs家族成員包括FGF1、FGF15、FGF19、FGF21、FGF2316～18。“FGFs參與代謝調控”已入選為《Cell Metabolism》十周年十大科技新發(fā)現。目前已知，FGF1可以治療2型糖尿病小鼠，降低血糖，且不會導致如胰島素樣的低血糖癥狀18。作為與絕大多數FGFs家族成員不同的成纖維生長因子，FGF21無法與肝素特異性結合且無促進細胞生長及分化作用。筆者科研團隊在臨床上發(fā)現FGF21在人體內的水平與糖尿病發(fā)生發(fā)展密切相關，并闡明了FGF21通過PPARγ-脂聯素（ADN）途徑在肝臟和肌肉中發(fā)揮其抗糖尿病的分子藥理機制19～21。Goetz22將FGF21評價為治療肥胖、2型糖尿病及相關代謝性疾病最有前途的藥物之一。大量的臨床試驗和動物實驗表明，FGF21有望成為2型糖尿病的一線治療藥物。目前，禮來公司的FGF21改構體已進入Ⅲ期臨床研 究24；安進公司的FGF21同類產品也處于臨床前研究階段2325。同時，糖尿病、動脈粥樣硬化及肝損傷動物模型揭示，FGFs家族蛋白能夠通過FGF-PPARγ-ANP信號軸調控糖脂代謝，從而達到調控血糖、改善動脈粥樣硬化及保護肝臟損傷的作用，由此可知，FGF-PPARγ-ANP信號軸可作為FGFs治療代謝性疾病的全新靶點26。此外，研究2021發(fā)現FGF15或FGF19可與FGFR4結合激活JNK信號通路進而抑制膽汁酸的合成17。綜上所述，FGFs治療代謝性疾病的作用機制研究將為新型的代謝性疾病治療藥物研發(fā)提供重要的理論依據。

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5 FGFs在內臟缺血性損傷及抗腫瘤領域的轉化研究

將生長因子用于促進缺血性內臟損傷主動修復既是創(chuàng)傷修復概念的擴展，也是嚴重創(chuàng)傷救治發(fā)展的新要求。特別是對于嚴重創(chuàng)傷者，受損內臟的迅速修復對于預防多臟器功能障礙綜合征向多器官功能衰竭發(fā)展十分重要。FGFs參與內臟缺血性損傷修復過程。在對腸系膜上動脈夾閉造成腸道缺血再灌注損傷動物研究中，發(fā)現靜脈給予小劑量FGFs不僅可以顯著降低肝功能損害，改善肝臟組織結構，防止腸道細菌與毒素向腸系膜淋巴結、肝臟及血漿移位，同時可以顯著改善腸黏膜結構；在腎動脈缺血模型，FGFs不僅可以顯著改善腎功能，降低血漿BUN、Cr 含量，而且可以明顯改善腎組織結構。對缺血性心肌，bFGF可以在梗死灶周圍建立起側支循環(huán)，實現生物搭橋。Wang等27探究了bFGF治療心肌局部缺血/再灌注損傷的作用機制，發(fā)現bFGF通過PI3K/Akt/ERK1/2信號通路緩解內質網應激作用和線粒體損傷從而促進心肌局部缺血/再灌注損傷修復。

FGFR的異常表達或基因突變是腫瘤發(fā)生的重要誘導因素。FGFs和FGFR作為新藥開發(fā)的靶點，目前FGFR抑制劑在抗腫瘤藥物的轉化研究也取得一定進展。針對FGFR基因突變或過度表達的多個FGFR小分子抑制劑，如多韋替尼、ki23057和azd4547等在臨床前動物模型或臨床中表現出一定試驗效果28。

6 展 望

FGFs是具有廣泛生理功能和重要臨床應用價值的生長因子，受到國內外科學家的高度重視。已有大量關于FGFs對創(chuàng)傷、神經損傷和代謝紊亂等疾病的臨床轉化研究，為新型FGFs藥物研發(fā)提供重要理論依據。目前FGFs藥物已廣泛應用于皮膚損傷、燒燙傷和糖尿病足潰瘍等創(chuàng)傷創(chuàng)面的治療。FGFs劑型除了噴霧劑、溶液劑、凝膠劑和復合貼劑等，常用的還有凍干粉末制劑。但是作為一種新的治療手段，不僅要解決FGFs的給藥形式和穩(wěn)定性等核心問題，還要進一步開發(fā)FGF家族其他蛋白的新適應證，擴大FGFs的臨床應用范圍，實現FGFs的產業(yè)化發(fā)展。

10.3969/j.issn.1674-0319.2016.06.004