[发明专利]小分子Stemazole促进干细胞克隆形成及其应用

说明书

本发明公开了式I所示的化合物在制备干细胞的凋亡拮抗剂中的用途。式I所示的化合物是一类全新的、具有干细胞调控活性的小分子干细胞凋亡拮抗剂，可以开发成一种商业化的、全新的干细胞体外培养添加剂，具有促进干细胞生存、抗凋亡，且帮助维持干细胞特性。本发明还公开了式I所示的化合物在制备用于预防或治疗细胞凋亡相关疾病的药物中的用途，以及采用式I所示的化合物进行干细胞培养的培养方法。

技术领域

本发明属于医药领域，具体而言，本发明涉及化合物4-(4-(5-巯基-1,3,4-恶二唑-2-基)苯基)氨基硫脲(本文又称为“Stemazole”)及其结构类似化合物用于干细胞体内外研究或应用中抗凋亡的用途。

背景技术

干细胞是一种具有自我更新能力和多向分化潜能的原始细胞，在特定条件下，其可以增殖并定向分化成不同的功能细胞，因此干细胞相关技术可深入探索生命科学的奥秘，筛选防治疾病的药物，发展个体化的精准治疗等等，应用前景非常广阔。

在干细胞中，人类干细胞(human stem cells，hSCs)具有分化成人体多种细胞组织的潜能，其研究不仅具有重要的理论意义，而且在器官再生、修复和疾病治疗方面极具应用价值。长期以来干细胞研究领域的科学家们对人类多能干细胞开展了广泛的研究，致力于开发其在脊髓损伤、帕金森氏病、烧伤、心脏病、糖尿病、关节炎等等疾病方面的临床应用。

干细胞科学研究与临床应用的重要基础是必须首先能够完成干细胞分离培养、保证干细胞存活并保持干细胞自我复制的特性，进而扩增获得足够数量的干细胞。但是，虽然本领域已经开发了各种干细胞的分离培养技术，但众所周知人类干细胞，包括人类胚胎干细胞、人类成体干细胞和人类诱导多能干细胞，在干细胞体外培养条件下或体内的疾病状态下，非常容易发生凋亡，尤其是单细胞体外培养条件下，导致难以开展相关的基础研究或临床应用工作。而且，目前大部分人类干细胞的培养都需要另外加入外源营养物质，例如血清或各种细胞因子。但是，这种外源营养物质的引入往往会导入异源性基因或蛋白以及病毒和其他未知病原体，外源营养物质本身也有可能作为变应原，对多能干细胞的实际应用造成负面影响。

因此，目前本领域非常需要开发拮抗干细胞凋亡的新方法，特别是在单细胞培养与排除任何外源性血清或生长因子或蛋白的培养条件下能够避免干细胞凋亡的新方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供对干细胞、特别是对人类干细胞的细胞凋亡具有高度抑制作用的小分子化合物。

本发明的发明人发现，在干细胞的分离与体外培养过程中，小分子化合物优势明显：首先，小分子可以构建具有明确的化学成分的增殖培养体系，精确调控干细胞命运，避免干细胞培养微环境中不明成分的外源性血清或生长因子带来的外源基因或蛋白污染的影响。其次，小分子可以大大增加收获同质干细胞的数量。再者，小分子发挥作用的时程可逆，便于调控，易于用做复杂机制的研究工具。最后，小分子可以调节内源性干细胞，也可以调节外源性干细胞，最具开发成干细胞药物的潜能。

然而，功能性小分子的筛选是一项艰难而繁杂的工作，而对于干细胞培养具有抑制凋亡作用的小分子更为稀少，目前只有ROCK抑制剂Y-27632(4-[(1R)-1-氨基乙基]-N-(吡啶-4-基)环己烷-1-甲酰胺，结构式如下)可以抑制干细胞培养时由分离诱导的凋亡，已应用于干细胞体外培养。但是未发现Y-27632有促进单细胞克隆形成的功能，也未发现其在全营养去除培养时也具有抗凋亡能力。

本发明的发明人经过大量研究发现，对于干细胞、特别是人胚胎干细胞，以及人成体干细胞，化合物4-(4-(5-巯基-1,3,4-恶二唑-2-基)苯基)氨基硫脲(本文又称为“Stemazole”)及其结构类似化合物，在单细胞培养和/全营养去除培养时，可以有效抑制细胞凋亡现象出现，具有显著的拮抗干细胞凋亡的作用，并且改善干细胞的存活率和克隆形成效率，同时不影响干细胞本身的自我复制和多向效分化潜能。

基于此，本发明提供以下技术方案：