什么是纖維化?
纖維化是多數涉及組織損傷的慢性疾病的普遍特征,影響例如肝臟,腎臟,心血管,肺臟和皮膚等多個器官,通常會導致炎癥和器官纖維化,在不同器官纖維化過程通常會過度產生過量的細胞因子、趨化因子、生長因子、細胞外基質 (ECM) 蛋白等,并造成正常器官結構和功能的喪失(Figure 1)(1)。

Figure 1 器官纖維化的特征
此外,纖維化情況還會出現在許多癌癥周圍的重要微環境中,包括胰腺癌、宮頸癌和肝細胞癌等,是癌癥的獨立危險因素。統計數據表明,器官纖維化導致的死亡人數占全球所有死亡人數的45% (2) ,然而目前尚沒有批準的療法可以阻止或逆轉纖維化疾病,可用于纖維化疾病治療的新靶點發現迫在眉睫。
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TGF-β與纖維化
轉化生長因子-β (TGF-β) 可調節內皮細胞、上皮細胞和成纖維細胞的遷移、增殖和分化,影響血管生成和傷口愈合。然而TGF-β的過度激活是纖維化過程中的典型因素之一,幾乎所有纖維化疾病都是通過TGF通路介導的成纖維細胞分化為肌成纖維細胞;而肌成纖維細胞是負責產生膠原蛋白和其他基質蛋白以及導致組織結構變形的主要細胞類型 (2)。
TGF-β 家族的三個成員(即 TGF-β1、TGF-β2 和 TGF-β3)作為分泌肽,在體外具有相似的生物活性,然而在體內則會引起更特異性的生物反應。在炎癥和纖維化過程中,TGF-β1是生理修復和膠原蛋白積累過程中最重要的成員。一方面,它能強烈促進上皮細胞和間充質細胞中膠原蛋白和纖連蛋白的產生,導致傷口修復和纖維化過程中ECM組織的凈積累。在另一方面,在小鼠模型實驗中發現 TGF-β1基因的靶向破壞會導致特定器官的組織壞死,并造成大量的炎癥細胞浸潤到全身眾多器官,表明TGF-β是常見的過度炎癥抑制因子。因此,TGF-β被認為是許多器官和組織炎癥性疾病的慢性階段中誘導纖維化程序的常見主要開關之一(1)。TGF-β 與其受體結合可以激活SMAD依賴性和非依賴性信號通路,共同調節基因表達和其他生物反應如細胞增殖,纖維化及血管形成等 (Figure 2)。

Figure 2 免疫系統中的轉化生長因子( TGF-β)的功能
TGF-β 相關的通路涉及多種生長因子和炎性細胞因子,如腫瘤壞死因子(TNF)-α、白細胞介素(IL)、細胞外基質(ECM)成分比如層粘連蛋白、膠原蛋白和纖連蛋白、整合素(integrin)以及幾種降解基底膜或間質ECM蛋白的蛋白酶。其中TGF-β1對ECM相關蛋白積累起主要調節作用,被認為是纖維化的潛在關鍵驅動因素;也是抗纖維化藥物的主要研究熱點。
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Integrin與纖維化
整合素蛋白(integrin)是緊密粘附在ECM組分上的主要受體細胞家族之一,因此靶向整聯蛋白的抑制劑被認為可能抑制TGF-β活化。Integrin αvβ6是TGF 的重要激活劑,通過與TGF-β LAP結合和蛋白酶作用,激活潛在TGF-β(latent TGF-beta),激活TGF下游通路進而驅動組織纖維化過程(4)(Figure 3)。

Figure 3 integrin αvβ6是TGF 的重要激活劑
Integrin αvβ1的小分子抑制劑對其他RGD結合整聯蛋白的影響最小,可抑制原代肺和肝成纖維細胞的TGF-β活化,因此成為跨多器官系統抑制治療纖維化的潛在靶點。膠原沉積通過多種機制驅動纖維化主要因素,Integrin αvβ1小分子抑制劑主要通過抑制膠原沉積治療纖維化疾?。‵igure. 4)(2, 4)。

Figure 4 膠原沉積是通過多種機制驅動纖維化主要因素
此外, TGF-β也是免疫抑制的重點通路之一,2021年3月25日,Science Immunology期刊發表了Robert I Seed,Stephen L Nishimura等人研究文章,研究發現在integrin αvβ8充分表達的特異性腫瘤中,腫瘤細胞上的integrin αvβ8 與T細胞表面的潛在TGF-β結合,導致TGF-β活化和體外免疫抑制性Treg 分化,在體內,腫瘤細胞中integrin αvβ8表達與Treg富集、免疫抑制性Treg基因表達和腫瘤生長增加相關。此外,integrin αvβ8抗體也可以有效抑制TGF-β通路活性(5)。因此,對于integrin αvβ8+腫瘤病人而言,靶向integrin αvβ8預防TGF-β活化將是一種更有效的方法克服Treg調節導致的腫瘤免疫逃逸(5)。
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