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《細胞》:神藥不老!中國科學家首次發(fā)現(xiàn)阿司匹林可作用于干擾素信號通路,有望用于自身免疫疾病治療,解碼...

阿司匹林從誕生至今,已經(jīng)走過了超過120個年頭

從最初的一款解熱鎮(zhèn)痛消炎藥,到發(fā)現(xiàn)能夠抗凝血、預(yù)防心血管疾病。隨后,又被證明對人們聞之色變的癌癥具有預(yù)防功能。

前不久,我們還報道了香港中文大學的科學家,在60萬中國人隊列中發(fā)現(xiàn),服用阿司匹林與多種癌癥發(fā)病率降低有關(guān),尤其是肝癌、胃癌風險直接減半!

而如今,中國科學家又為阿司匹林這個百年神藥,續(xù)寫了新的傳奇。

最近,中國軍事醫(yī)學研究院的李濤博士和張學敏院士團隊,在人體細胞和小鼠模型中證實,阿司匹林通過其看家本領(lǐng)——乙?;饔茫茏钄嘁粭l重要的免疫通路(cGAS-STING通路)對干擾素反應(yīng)的激活,從而可能治療自身免疫疾病(如紅斑狼瘡、艾卡迪綜合征)。相關(guān)研究發(fā)表在頂級學術(shù)期刊《細胞》上[1]。

左:李濤博士  右:張學敏院士
 

與很多意外之喜的重要發(fā)現(xiàn)不同的是,李濤博士和張學敏院士團隊一開始的目標就非常明確,瞄準了cGAS-STING這條免疫領(lǐng)域的明星通路。因為它被發(fā)現(xiàn)與諸多疾病,尤其是自身免疫疾病密切相關(guān)。

人體細胞時刻要防范病毒的入侵。很多時候,病毒是將自身的DNA注入到宿主的細胞質(zhì)中,以達到感染的目的。因此,識別細胞質(zhì)中的病毒DNA,是免疫病毒的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[2]。

2013年,著名華人科學家陳志堅教授發(fā)現(xiàn), 對細胞質(zhì)中DNA的識別和介導,正是由cGAS-STING通路完成的。識別之后,cGAS-STING通路會激活干擾素反應(yīng),引發(fā)先天免疫,從而抵御病毒[3]。這個發(fā)現(xiàn)掀起了對cGAS-STING通路研究的熱潮。

陳志堅教授

不過,cGAS-STING通路對細胞質(zhì)DNA的識別,并不是非常特異。細胞自身來源的DNA,如果出現(xiàn)在細胞質(zhì)中,也會引發(fā)免疫反應(yīng)。

例如,人類的基因組中整合著逆轉(zhuǎn)錄病毒的DNA,這些病毒也會產(chǎn)生細胞質(zhì)DNA;此外,細胞損壞后同樣會產(chǎn)生細胞質(zhì)DNA。這些自身來源的DNA也會通過cGAS-STING通路,激活干擾素反應(yīng)[4]。也就是說,每個細胞都可能引發(fā)自身免疫反應(yīng),這麻煩就大了。

其實不用擔心,要是真有這個問題,那人類怎么可能活到現(xiàn)在呢。人體進化出了一套的機制來清除內(nèi)源的細胞質(zhì)DNA,以防止自身免疫疾病發(fā)生。

但是,這套清除機制也可能出問題??茖W家之前就發(fā)現(xiàn)。紅斑狼瘡、艾卡迪綜合征等患者體內(nèi), 清除細胞質(zhì)DNA的降解酶基因發(fā)生了突變,使得細胞質(zhì)中的DNA大量積累,從而使得cGAS-STING通路被長期激活,引發(fā)系統(tǒng)性的自身免疫反應(yīng)[5]。

艾迪卡綜合征多發(fā)于兒童,會損傷神經(jīng)

先天性的基因突變我們很難去彌補。不過,這些疾病的最終發(fā)生,需要所有環(huán)節(jié)都暢通。就像一個串聯(lián)電路一樣,只要我們切斷了這條電路中間的一個節(jié)點,那整條電路就都斷電了。

而cGAS-STING通路正是這樣一個節(jié)點,并且自身還帶有開關(guān)。

我們知道,蛋白質(zhì)的功能還受到化學修飾的影響。例如大家熟悉的磷酸化(就是在蛋白質(zhì)上加磷酸基團),以及乙酰化(給蛋白質(zhì)加上乙?;鶊F)等。這些化學修飾就像給蛋白質(zhì)按上了一個開關(guān),能夠控制蛋白質(zhì)的功能(活性、穩(wěn)定性或定位等)。

這次,李濤和張學敏團隊通過分析發(fā)現(xiàn),cGAS-STING通路上的一個核心成員——cGAS蛋白,正好帶有乙?;揎?/strong>。這個乙酰基團很可能就是cGAS-STING通路的一個開關(guān)。

不過,這個開關(guān)到底發(fā)揮了怎樣的作用呢?研究人員進行了深入的探索。

通過多個實驗,他們發(fā)現(xiàn),增強cGAS蛋白的乙酰化,能抑制cGAS-STING通路,進而抑制免疫反應(yīng)。也就是說,乙?;_實就是控制cGAS-STING通路的開關(guān)。

乙?;芸刂芻GAS蛋白的功能

我們知道,阿司匹林(乙酰水楊酸)的拿手好戲,正是對蛋白進行乙?;揎?!

那阿司匹林能否達到我們想要的目標呢?答案是肯定的。

研究人員先在體外證明,阿司匹林能將cGAS蛋白乙?;⒁种破浠钚?/strong>。又在艾卡迪綜合征患者來源的外周血單核細胞中發(fā)現(xiàn),阿司匹林能在細胞質(zhì)中有大量DNA存在的情況下,抑制cGAS蛋白,抑制cGAS-STING通路

隨后,用阿司匹林處理患有自身免疫疾病的模型小鼠,發(fā)現(xiàn)阿司匹林能在動物體內(nèi)乙?;痗GAS蛋白,抑制干擾素反應(yīng),從而治療小鼠的自身免疫疾病。

阿司匹林可以治療小鼠的自身免疫疾病

這個研究從體外到體內(nèi),從人類細胞到動物模型,都非常清晰地證實,乙?;强刂芻GAS-STING通路的開關(guān)。而通過阿司匹林的乙酰化作用,可以阻斷cGAS-STING通路,抑制自身免疫疾病的發(fā)生。

目前,我們對于這些自身免疫疾病,還沒有行之有效的治療方法。而阿司匹林是一種使用廣泛且廉價的藥品。因此,該研究既“頂天”(探索前沿未知領(lǐng)域)又“立地”(具有實際應(yīng)用價值),意義非凡。

當然,在歌頌阿司匹林的同時,我們也不要忘了其本身也存在著很多局限。

2018年7月, 《柳葉刀》曾報道,低劑量的阿司匹林對心血管疾病的預(yù)防效果是要看體重的。 2018年8月,《柳葉刀》和《新英格蘭醫(yī)學雜志》又分別報道,對于心血管疾病危險中等的中老年人以及糖尿病患者,用阿司匹林預(yù)防心血管疾病的發(fā)生,基本沒有益處。

因此,不要指望有包治百病的靈丹妙藥,對于任何藥物都要實事求是,清楚其使用條件,并謹遵醫(yī)囑。

最后,對于本研究的發(fā)現(xiàn),阿司匹林是否真正能對自身免疫疾病的患者有效,效果多大,還得看臨床試驗的結(jié)果。讓我們期待,中國科學家繼續(xù)帶來驚喜!

編輯神叨叨

其實藥物都是一代新藥換舊藥的,二甲雙胍、阿司匹林這些“神藥”靶點眾多,未來可能會被更加專一、更加高效的藥物取代。當然,“神藥”廉價的優(yōu)勢還是非常明顯的~

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參考資料:

[1] Dai et al. Acetylation Blocks cGAS Activity and Inhibits SelfDNA-Induced Autoimmunity., 2019, Cell 176, 1–14. DOI.org/10.1016/j.cell.2019.01.016

[2] Barbalat R, Ewald S E, Mouchess M L, et al. Nucleic Acid Recognition by the Innate Immune System[J]. Annual Review of Immunology, 2011, 29(1): 185-214.

[3] Sun L, Wu J, Du F, et al. Cyclic GMP-AMP Synthase Is a Cytosolic DNA Sensor That Activates the Type I Interferon Pathway[J]. Science, 2013, 339(6121): 786-791.

[4] Ahn J, Barber G N. Self-DNA, STING-dependent signaling and the origins of autoinflammatory disease[J]. Current Opinion in Immunology, 2014: 121-126.

[5] Crow, Y.J., Hayward, B.E., Parmar, R., Robins, P., Leitch, A., Ali, M., Black, D.N., van Bokhoven, H., Brunner, H.G., Hamel, B.C., et al. Mutations in the gene encoding the 3’-5’ DNA exonuclease TREX1 cause Aicardi-Goutie` res syndrome at the AGS1 locus. Nat. Genet. 2006, 38: 917–920.


本文作者  |  低溫藝術(shù)家  

“不患病當然最好。不過,患病之后有好藥存在,也非常棒”

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