构建偶联探针研究小分子化合物Stemazole促进干细胞增殖的作用机制

小分子化合物调控干细胞的增殖与分化，具有重要的科研意义和巨大的应用价值。基于前一个国家自然科学基金资助的研究发现：拥有自主知识产权的小分子化合物Stemazole不仅在体外可促进多种来源干细胞的增殖，还可改善阿尔茨海默氏病模型鼠的记忆损伤，显示出了显著的药理活性，但其作用机制尚不清楚。本项目拟以该小分子为活性先导化合物，构建树脂偶联小分子探针及对照探针，采用高通量生物大分子亲和色谱、电泳分离、质谱鉴定的筛选方法，从人源成体干细胞（或胚胎干细胞）中直接"钓"取与之特异性结合的靶向蛋白，并通过聚合酶链式反应、蛋白印迹、差异蛋白分析等方法确证其在特定干细胞上的特异性靶蛋白；结合项目前期通过基因芯片和免疫印迹发现的相关蛋白Klf4和 PI3K的进一步确证分析，深入探索Stemazole促进干细胞增殖的信号转导通路和调控机制，为创新药物- - 干细胞药物的深入研究奠定基础。

小分子化合物调控成体干细胞的增殖，具有重要的科研意义和应用价值。拥有自主知识产权的小分子化合物Stemazole(ST)不仅在体外可促进多种来源干细胞的增殖，还可改善阿尔茨海默氏病（AD）模型鼠的记忆损伤，显示出了显著的药理活性，但其作用机制尚不清楚。本项目不仅完成了ST调控干细胞增殖的作用机制研究，还扩展探索了作为帕金森氏病（PD）治疗药物的可能性。.促进干细胞增殖作用机制研究：.通过人胚胎干细胞H9的研究发现：ST可以显著提高单细胞克隆的形成，降低一半以上单细胞培养导致的凋亡(54.1%到25.2%)；进一步发现在饥饿培养时ST更为显著地降低细胞凋亡率(43.6%到8.4%)。在抑制细胞凋亡的同时保证干细胞特异性标志物OCT-4和E-Cadherin不受降解、增殖标志物Ki67以及三个胚层标志物的高表达。证明ST发挥抗凋亡作用而不影响干细胞的自我复制和多向分化潜能。还对其抗凋亡作用机制的具体信号转导通路进行了初步探讨，发现ST可能通过线粒体途径阻止凋亡，具体与ERK的活化、Bcl-2家族中促生存因子Bcl-xL和Mcl-1的活化、抑制Caspase3、Caspase9的活化相关联，但由于机制探索的困难性和复杂性，各个通路涉及的众多蛋白仍有待进一步确认。总之，ST在保持干性条件下可有效阻止干细胞凋亡。因此ST可以作为干细胞体外培养的凋亡阻滞剂，以及生长因子或血清的替代物应用于临床细胞移植。.扩展的药效学和药理机制研究：.鉴于神经退行性疾病PD与AD均属于神经细胞损伤疾病，我们还研究了ST在MPTP诱导的PD小鼠模型上的治疗效果和作用机制，发现ST能够改善由MPTP诱导的行为活动缺陷，保护黑质TH神经元的减少，恢复纹状体TH表达水平，有效阻止纹状体DAT水平的降低。ST还可以增加纹状体区域多巴胺及其代谢产物的含量。其作用机制可能与抑制SOD和GSH-Px活性降低和MDA含量增加有关。该发现有望进一步发展成为神经退行性疾病新型治疗药--干细胞药物，解决神经细胞损伤的修复难题。.小分子ST在该基金资助下已经获得化合物专利授权证书（包括：中国专利和美国专利）；并证实：该化合物不仅可以通过抗凋亡途径，促进人胚胎干细胞的体外培养（特别是：单细胞培养）；还显示出对神经退行性疾病（包括：AD、PD）的显著药理活性，有望进一步开发出一类创新治疗药物--干细胞药物。临床应用前景广阔！