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Nature:干细胞扎根药物开发

来源:生物通
摘要:在人们的想象中干细胞具有近乎神话般的地位有可能用于治疗每一种疾病。然而当公众将注意力都集中于它们在再生医学中的潜力时,干细胞已在药物开发中悄然立足——此举可能迎来极大的但却出乎意料的生物科学巨变。威斯康星州麦迪逊Morgridge研究所再生生物学主任、美国国际细胞动力学公司(CellularDynamicInternationalIn......

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在人们的想象中干细胞具有近乎神话般的地位有可能用于治疗每一种疾病。然而当公众将注意力都集中于它们在再生医学中的潜力时,干细胞已在药物开发中悄然立足——此举可能迎来极大的但却出乎意料的生物科学巨变。

威斯康星州麦迪逊Morgridge研究所再生生物学主任、美国国际细胞动力学公司(Cellular Dynamic International Inc.)创始人之一James Thomson说:“我认为其与该领域中早期的重组DNA有着极大的相似之处。我认为在70年代中期并没有人意识到重组DNA是多么用途广泛的一种工具。并且他们低估了将其用于治疗的困难。”

Thomson说现在干细胞也处在类似的情况中,尽管治疗性应用很可能最终修成正果,“人们还并没有意识到干细胞是具有多么广泛用途的一种研究工具,”他说。

               

实验室培养的干细胞具有广阔的再生医学前景,但现在越来越多的被应用到药物测试中。

制药公司大约在2年前开始试探性地踏足到干细胞这一领域中。现在,制药行业正越来越多地采用干细胞来测试药物的毒性,确定潜在的新疗法。

Cellular Dynamics公司对外出售由诱导多能干细胞(iPS)衍生的称之为心肌细胞的人类心脏细胞。Thomson说“基本上所有主要的制药公司”都从Cellular Dynamics购买了一些。该公司还生产脑细胞和血管细胞,且即将出售一系列的人类肝细胞。 然而,Cellular Dynamics不过是该领域其中的公司之一。三年前,干细胞生物学家Stephen Minger从英国学术界辞职带领将通用电气公司(GE Healthcare)推动进入了干细胞行业。这一总部在英国Chalfont St. Giles的医疗技术公司销售由胚胎干(ES)细胞生成的人类心脏细胞已有1年多,并打算不久后开始销售肝细胞。 测试毒性

GE Healthcare的Minger和他的研究小组在一项盲法测试中评估了心脏细胞对于一组无名药物化合物的反应看是否细胞能揭示出哪些化合物具有毒性。Minger说当这些化合物被揭开本来面目时,他们发现细胞受到了一种已知毒性化合物的影响。然而至关重要的是,在一些情况下,这些细胞揭露了只在药物获得美国食品和药物管理局(FDA)批准上市后才被发现的问题。

“在许多情况下这些化合物一路通过了动物实验,然后是I期、II期和III期试验,才获得FDA的批准,”Minger说。

除了明显的健康利益,在药物上市前利用干细胞筛除具有危险副作用的药物可以节省制药行业数百万美金浪费的开发成本。它们也可能成为有价值的工具用于发现新药,这是Cellular Dynamics 和 GE Healthcare销售细胞的主要用途。

“有许多在动物模型之外疗效较差的药物,它们在小鼠体内显示极好的疗效,然而在后期临床试验中却无法在人体内重复出这一效果。因此拥有一个能够真实重现人类疾病的体外模型将是一个巨大的优势,”加州旧金山iPierian生物制药公司战略和企业发展高级主管Adam Rosenthal说。

iPierian并不向其他制药公司销售它的产品,而是利用它们来开发治疗例如阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病。本周早些时候,该公司对外宣布它将推动开发靶向tau蛋白(被认为在阿尔茨海默氏症中发挥重要作用)和另一组与神经退行性变有关的蛋白质的单克隆抗体。这一决策是基于对于干细胞工作的见解,该公司表示。

还有很长的路要走

在这一新兴领域中仍有一些未知之数。哈佛大学干细胞研究所转化医学主任、iPierian的共同创始人Lee Rubin说对于干细胞是否能够被用于研究某些类型的疾病,尤其是非遗传性或是迟发性疾病以及与不同组织间互作相关的疾病,还存在着争议。

在他的研究中,Rubin利用干细胞作为了一种早发性遗传性疾病——脊髓性肌萎缩症的模型。他指出唯一真正证实是利用干细胞进行药物发现是找到药物并证实它在人体中发挥了作用的一种较好的系统。

“这是一个长期的项目,这是一种终极测试,”Rubin说。

Thomson说但是干细胞有可能会拥有比药物开发更广泛的用途。 

Thomson说:“人类ES 细胞和 iPS细胞现在所能给予你的就是利用人体基本的构件仅从事基础研究。借助这些细胞我们将更详细地了解机体。”然而究竟这些细胞将如何应用还不清楚。Thomson补充说:“但是我认为它将会深远地改变人类医学。”

(生物通:何嫱)

    在很多人想象中,干细胞几乎能治愈太阳底下的所有疾病。人们的注意力几乎都放在了它们神话般的再生医学功能上,热切期望着它们尽快从天落地。而与此同时,干细胞却在药物开发领域不声不响地站稳了脚跟。作为研究工具,干细胞技术在行业里变得越来越多元化。

    “在该领域,目前的发展态势很像DNA重组技术早期。上世纪70年代中期,人们并没有意识到DNA重组会有现在这么广泛的用途,而且人们也低估了其用于治疗手段的困难程度。”威斯康辛州麦迪逊莫格里奇研究院再生生物学研究所主任詹姆斯·汤姆森说,“而现在,干细胞也处在相似位置。尽管直接用于治疗最终可能带来丰硕成果,但作为一种研究工具,人们也低估了它的使用范围。”

    从毒性测试到新药开发

    大约两年前,一些药物公司开始尝试性地涉入干细胞领域。现在,制药行业越来越多地用干细胞来测试药物毒性,以发现潜在的新疗法。

    比如Cellular Dynamics公司出售人类心肌细胞,生产脑细胞和血管上皮细胞,还将推出一系列人类肝脏细胞。心肌细胞来自诱导多能干细胞(iPS细胞)。汤姆森说,“基本上所有的大型制药公司”都买过一些。

    此外还有总部在英国的医疗技术公司通用电气医疗集团(GE Healthcare)。3年前,英国干细胞生物学家斯蒂芬·明格辞去学术工作,带领通用电气医疗集团进入干细胞领域。他们出售人类心脏细胞已经一年有余,这些细胞来自胚胎干细胞,他们很快也会卖肝脏细胞。

    最关键的问题是,在许多药物问题的案例中,只有那些药得到了美国食品和药物管理局(FDA)等机构的许可并进入市场后才能发现其中的问题。明格说:“这些药只是通过了各种动物实验,然后通过了制药工业的I期、Ⅱ期、Ⅲ期临床阶段,获得了FDA许可。”

    “在这方面,许多动物模型并不得力。小鼠实验虽然效率很高,但在临床实验后期却不能在人类身上重复。因此多年前人们就开始使用试管模型,以此来代表人类疾病,这是一个巨大的进步。”位于加利福尼亚旧金山的生物制药公司iPierian战略与合作开发高级主管亚当·罗森塔尔说。

    明格及其研究小组曾对心脏细胞进行盲评实验,以检验这些细胞对各种不知名的药物化合物的反应,看它们是否具有毒性。明格说,当药物被打开时,他们发现细胞对那些已知有毒的化合物立刻起了反应。

    使用干细胞测试能带来明显的健康利益,可以在药物上市之前消除其危险的副作用,同时也能避免继续投入开发成本,节约了数百万资金。

    除了测试药物毒性,干细胞还是一种开发新药的重要工具。Cellular Dynamics和通用电气医疗集团两家公司销售的干细胞,都有这方面的功用。

    iPierian公司并不向其他药物公司出售其产品,而是用于内部开发。他们正在研究治疗老年痴呆症等神经退行性疾病的药物。该公司不久前曾宣布,他们正在开发一种瞄准tau蛋白的单克隆抗体,这种蛋白在老年痴呆症中起重要作用,此外还有其他与神经退行性疾病有关的蛋白质。公司表示,这些决策都是建立在干细胞研究的成果之上的。

    未来之路影响深远

    这一新生领域也有着许多未知数。iPierian共同创始人、哈佛干细胞研究院转化医学部主任李·鲁宾说,比如能够将干细胞用于研究某种特殊类型的疾病还存在很多争议,尤其是那些非遗传性的或晚发型的紊乱,以及与多组织间相互作用有关的疾病等。

    目前,鲁宾在用干细胞作为一种脊椎肌肉萎缩疾病的模型,这是一类早发型遗传紊乱。他指出,将干细胞用于药物开发,有望成为发现特效药物的更好途径,但只有真正经过证明的技术,才称得上是更好的方法体系。

    “目前,人类胚胎干细胞和诱导多能干细胞所做的,只是提供一种途径,让人们能利用人体最基本的物质材料进行基础研究。”汤姆森指出,干细胞还可能有更广阔的用途,不止于药物开发研究。有了这些细胞,我们能从更多细节层面理解人体。究竟要怎样使用它们,还不能定论,但其必将对人类医学产生深远影响。(记者 常丽君 综合外电)

作者: 2012-5-31
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