幾十年來，無法控制的出血一直是導(dǎo)致1至46歲人口死亡的主要原因，其中30至40％的死亡與平民和軍人的重大失血有關(guān)。因?yàn)榇蠖鄶?shù)死亡發(fā)生在外傷后的最初1小時(shí)內(nèi)，所以出血控制對(duì)時(shí)間極為敏感，創(chuàng)傷護(hù)理的“黃金時(shí)間”概念就說明了這一點(diǎn)；在第1個(gè)小時(shí)內(nèi)的止血干預(yù)將決定創(chuàng)傷患者的生存。但是，當(dāng)前可用的現(xiàn)場(chǎng)干預(yù)措施（例如止血帶和局部止血敷料）只能滿足外部可及的和潛在可壓縮的傷口的需要。近年來，組織內(nèi)或腔內(nèi)可注射、自膨脹的止血聚合物泡沫技術(shù)（如XSTAT和ResQFoam）和栓塞導(dǎo)管技術(shù)（如主動(dòng)脈復(fù)蘇性血管內(nèi)球囊閉塞）的發(fā)展取得了一些進(jìn)展，這樣可以提高軀干出血控制的效率。
然而，對(duì)于內(nèi)出血、彌漫性出血和非壓迫性出血，除了少量止血藥物外，輸血（即充血的紅細(xì)胞以及新鮮的冷凍血漿和血小板）和凝血因子濃縮液仍然是止血的主要臨床治療方法。盡管非常有效，但與生物產(chǎn)品的即時(shí)護(hù)理管理相關(guān)的一些挑戰(zhàn)。
以血小板為例，其應(yīng)用受到以下限制：（i）儲(chǔ)存期限短（5至7天），存儲(chǔ)要求嚴(yán)格；（ii）廣泛的預(yù)篩選以避免免疫原性問題；以及（iii）高生物污染風(fēng)險(xiǎn)。即使在無菌的臨床環(huán)境中，除創(chuàng)傷外，捐贈(zèng)者血小板供應(yīng)的短缺也增加了維持血小板庫(kù)存以治療手術(shù)相關(guān)性出血，腫瘤性凝血障礙以及化學(xué)/放射療法引起的骨髓抑制的出血并發(fā)癥的挑戰(zhàn)。因此，迫切需要開發(fā)可以克服上述挑戰(zhàn)并促進(jìn)在難以接近的損傷部位快速形成血凝塊的靜脈止血?jiǎng)?/span>
成果簡(jiǎn)介：
聚合物結(jié)構(gòu)由于其高水溶性、柔韌性和在分子水平上對(duì)其靶部分的多價(jià)親和力，為治療提供了一個(gè)誘人的平臺(tái)。以透明質(zhì)酸（HA）為模型聚合物主鏈，美國(guó)工程院、醫(yī)學(xué)院雙院院士、哈佛大學(xué)教授Samir Mitragotri等人報(bào)道了一種止血?jiǎng)瑢A與VBP（TRYLRIHPQSQVHQI）和CBP（[GPO]7H）結(jié)合，并通過聚合物肽融合（HAPPI），實(shí)現(xiàn)高效、無全身毒性的止血效果。CBP介導(dǎo)HAPPI與血管損傷部位暴露的膠原的結(jié)合，而VBP是因子VIII蛋白的短序列，負(fù)責(zé)與vWF結(jié)合，VBP介導(dǎo)HAPPI與固定在活化血小板上的vWF結(jié)合，并在損傷部位破壞內(nèi)皮。相關(guān)成果發(fā)表在Science Advances 上
圖|血管損傷后HAPPI止血機(jī)制的圖示
作為細(xì)胞外基質(zhì)和內(nèi)皮糖萼的關(guān)鍵成分之一，HA為設(shè)計(jì)大分子療法提供了極好的框架。從合成的角度來看，由于HA在其主鏈上存在多個(gè)官能團(tuán)，因此它提供了一個(gè)出色的構(gòu)建基塊。根據(jù)此原理，使用EDC/磺基-NHS介導(dǎo)的偶聯(lián)反應(yīng)將CBP和VBP與HA偶聯(lián)。HA的羧酸基團(tuán)首先被EDC和磺基-NHS活化，并進(jìn)一步與肽的伯胺反應(yīng)，得到HA-CBP-VBP綴合物，即HAPPI。肽的取向因此被采用，因?yàn)殡牡腃末端朝外并且N末端朝HA主鏈。熒光染料[AF 647]也與HA骨架偶聯(lián)，以促進(jìn)體內(nèi)生物分布和藥代動(dòng)力學(xué)研究。
圖|AF647標(biāo)記的HA-CBP-VBP共軛物（HAPPI）的合成與表征
失血減少97％
接下來在體內(nèi)研究了HAPPI在小鼠尾靜脈切開（割破）模型中的止血能力，該模型是確定止血能力的公認(rèn)模型。與未治療組相比，HA-VBP和HAPPI顯著降低了出血時(shí)間和出血量。使用HAPPI可使出血時(shí)間減少約99％，失血減少97％。
圖|HA肽結(jié)合物在小鼠尾部割傷模型中的止血作用
在受傷的小鼠中確定了HAPPI的藥代動(dòng)力學(xué)和生物分布。發(fā)現(xiàn)HAPPI的循環(huán)半衰期與天然HA在約1小時(shí)的半衰期幾乎相同。為了評(píng)估CBP和VBP在觀察到的結(jié)合物生物分布中的作用，測(cè)量了HA的生物分布。總體而言，兩者之間的差異不大。在這兩種情況下，肝臟和脾臟中的積累都是可比的。HAPPI在損傷部位的積累與天然HA的積累無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。在30分鐘，1天和7天的治療后的組織病理學(xué)分析在任何一個(gè)治療組中均未顯示任何炎癥或毒性。在任何重要器官中均未發(fā)現(xiàn)微血栓。
圖|BALB/c小鼠中HAPPI的動(dòng)力學(xué)，生物分布和組織學(xué)分析
只與活化的血小板結(jié)合
為了了解HAPPI止血功效改善的機(jī)制，研究人員首先通過熒光活化細(xì)胞分選法（FACS）研究了HAPPI與鼠血小板之間的相互作用。HA和HAPPI均未誘導(dǎo)血小板的顯著活化。然而，與各個(gè)對(duì)照相比，HAPPI顯示出與活化的血小板的結(jié)合增加。也就是說，HA本身不表現(xiàn)出對(duì)活化或未活化血小板的結(jié)合。但是，與未活化的血小板相比，HAPPI與活化的血小板的結(jié)合性高5.4倍。這可能歸因于vWF在ADP活化的血小板表面上的結(jié)合。
圖|HAPPI與血小板的相互作用及其良好的結(jié)合能力
協(xié)同作用才有效
在血小板減少性小鼠中評(píng)估HAPPI和天然血小板之間的協(xié)同作用，注射HAPPI組的出血時(shí)間有所減少。仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)，注入綴合物后出血幾乎停止了?4分鐘。但是，此后出血重新開始。這些結(jié)果表明，盡管HAPPI本身并不能形成堅(jiān)固的物理栓塞來止血，但它們與天然血小板的結(jié)合非常有效。
延長(zhǎng)黃金時(shí)間
在了解HAPPI止血功效的基礎(chǔ)上，研究人員進(jìn)一步評(píng)估了其在下腔靜脈穿刺（IVC）引起的致死性創(chuàng)傷性出血模型中改善止血和存活率的能力。在該模型中，將HAPPI的療效評(píng)估為一種搶救治療策略，其中在IVC出血發(fā)作時(shí)進(jìn)行HAPPI輸注。用HAPPI治療的大鼠的生存時(shí)間明顯更長(zhǎng)。平均生存時(shí)間從25分鐘增加到71分鐘。這一結(jié)果具有臨床意義，因?yàn)闉榉乐乖呵八劳觯惹行枰軌蛟谶@種不可壓縮的創(chuàng)傷性出血后延長(zhǎng)生存期超過黃金時(shí)段的療法。
圖|HAPPI對(duì)兩種模型小鼠的止血作用
總結(jié)與展望
總的來說，HAPPI作為速效靜脈止血藥具有極好的前景。在兩種動(dòng)物模型中驗(yàn)證了其止血功效。在小鼠尾靜脈割破模型中，通過注射HAPPI可使失血量顯著減少（> 97％），突顯了HA聚合物上多價(jià)呈遞肽的卓越止血功效。在由IVC破裂所致的大鼠致死性致命性出血模型中，HAPPI可以將生存時(shí)間大幅延長(zhǎng)至71分鐘。這些聚合劑的簡(jiǎn)便合成和長(zhǎng)期在環(huán)境中的儲(chǔ)存穩(wěn)定性為即時(shí)醫(yī)療提供了優(yōu)于血液或其他生物止血?jiǎng)┑膬?yōu)勢(shì)。
盡管HAPPI在兩種不同的出血模型中顯示出止血功效，但該研究的幾個(gè)方面仍需進(jìn)一步探索。如：
1）HAPPI與活化的血小板的結(jié)合的確切的分子結(jié)合機(jī)制仍不清楚。
2）在小鼠尾靜脈割破出血模型中，鹽水處理組的出血時(shí)間和失血減少了，這種現(xiàn)象的原因需要進(jìn)一步調(diào)查。
3)在大鼠IVC創(chuàng)傷模型中，HAPPI延長(zhǎng)了生存時(shí)間，但并未如預(yù)期的那樣減少失血，這可能歸因于損傷后即刻快速出血和失血性休克。
4)此外，HAPPI的止血功效應(yīng)在大型動(dòng)物（如豬）的出血性出血模型中進(jìn)行驗(yàn)證，并應(yīng)具有完整的生命體征/尿排量和動(dòng)脈血?dú)獗O(jiān)測(cè)。
5)對(duì)天然血小板的依賴可能會(huì)限制其在血小板減少癥或血小板功能障礙患者或接受抗血小板藥物治療的患者中的應(yīng)用。
由于HAPPI具有易于合成的連接多個(gè)部分以增加功能的合成便利性，因此可以與其他療法組合進(jìn)一步應(yīng)用于止血。作為一種通用的藥物輸送平臺(tái)，聚合物偶聯(lián)物提供了許多自由度，可以包含其他藥物分子用于其他血管疾病（例如中風(fēng)和動(dòng)脈粥樣硬化）的診斷或治療作用。
參考文獻(xiàn)：
Yongsheng Gao, et al., A polymer-based systemic hemostatic agent. Science Advances 2020.
DOI:10.1126/sciadv.aba0588
https://advances.sciencemag.org/content/6/31/eaba0588
