:药物开发新策略:用干细胞代替动物试验

来源: 云南时时彩开奖今天  2018-05-16 A- A+

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当前,在网上订购一只患有帕金森病的大鼠或一只糖尿病犬,就像在网购任何产品一样。但围绕动物试验的伦理问题提出了这样一个问题:是否有同等的相关模型不会牵扯道德伦理

事实上确实存在替代方案,其中一个选择是干细胞。虽然对干细胞的许多关注一直集中在再生医学领域的潜力,但它们产生人体组织建模疾病的能力使其在研发领域也赢得了声誉。

诺贝尔奖获得者、日本干细胞专家山中伸弥(Shinya Yamanaka)曾说过,相信诱导多能干细胞(iPS)迄今为止最大的影响不是在再生医学领域,而在于制造疾病模型、用于药物发现和毒理学测试。

山中伸弥开发了一种能将任何成体细胞转化为干细胞的技术,这些源自成人体细胞的干细胞,被称为iPS,对疾病建模而言是一个巨大突破。iPS细胞无限自我更新的内在能力使其有可能通过分化接受任何细胞的命运。iPS种类繁多,截至目前已有超过350种人类胚胎干细胞系得到了美国国立卫生研究院的认可。

下面让我们看看干细胞在哪些方面能够动物测试。

1、干细胞用于毒性测试

临床前测试的常规步骤包括使用动物测试来确定候选药物是否有毒性。除了伦理问题,一些研究指出,动物研究仅能在70%的情况下正确预测毒性,使得研究人员失去了宝贵的时间和资源调查错误的药物。

GE医疗的一个团队正在开发一种干细胞模型以避免使用活的生物体。2012年,他们发表了在心脏细胞中开展的化合物毒性筛选方面令人鼓舞的测试结果。正如预测,细胞被已知的有毒化合物破坏;此外,研究人员还能识别只有在药物进入市场后才被发现的药物毒性。

此外,基因泰克已经在使用来自GE医疗Cellular Dynamics开发的干细胞衍生的心肌细胞建立模型测试药物毒性。采用这一策略,基因泰克正在建立人类细胞模型,这些模型不仅能取代动物模型,而且性能更优,具有更好的再现性和可预测性。

2、干细胞用于疾病建模

公众很少看到但同样面临道德困扰的是,动物被人为设计患上某一种疾病。幸运的是,干细胞也有可能解决这方面的难题。目前,已有多种遗传疾病的iPS细胞模型,包括像帕金森病一样的神经系统疾病、血液病、心脏疾病、糖尿病及肝脏疾病等。第一个疾病特异性iPSCs的病理学描述是在2010年,这些细胞来源于患有一种常染色体显性遗传性心脏疾病的患者。

现在,这些组织模型正被扩展成模拟整个器官的系统。2013年,奥地利研究人员利用iPS细胞构建了一个类似于胎儿大脑结构的类脑器官。尽管还很遥远,但朝着未来建立一个可用于药物测试的人工大脑方面迈出了重要一步。

2016年8月,美国霍普金斯大学基梅尔癌症中心的研究人员描述了一种由干细胞构建的髓母细胞瘤的细胞模型,该模型与小鼠模型相比更加精确地重建了患者对药物的反应。

胃肠道和代谢组织系统也被开发用来研究肠道微生物群并模拟潜在药物对肠道的作用和毒性。

3、干细胞用于个体化医疗

iPS细胞的一个主要优点是可被用来制造特定于个体患者的模型,使用来自多种遗传背景的干细胞库资源可实现针对每个患者的个体化遗传和细胞组成进行个体化的治疗。

基梅尔癌症中心的一个团队认为,由于癌症间的遗传变异,对一个癌症的有效药物在另一个具有相似遗传特征的癌症中可能有效。通过测序肿瘤的RNA并将序列与细胞系的大型数据库进行比较,他们能将具有特定病理学的患者与已知的有效治疗药物相匹配。

这种方法对各种疾病都可能有效。2015年,葛兰素史克宣布了一项合作,在ALS患者中评估抗癫痫药物,在这项合作中研究人员将来源于每个患者的脑细胞用于确认哪些患者对药物的反应最佳。

未来还有哪些期待?

尽管目前研究人员已经可以利用干细胞构建简单的模型,但在制造一个模型真正复制人体方面仍存在许多挑战。另外,干细胞仅限于表现一种特定的组织或器官对药物的反应,并不能表现身体其余部分的反应。在药物开发中,用干细胞模型完全取代动物试验还有很长的路要走,但是科学正在接近。

一些制药巨头也在朝这方面努力。例如,罗氏CDI签署了一份7700万欧元的协议,供应iPSC来支持新的候选药物的鉴定。百时美施贵宝以6.75亿美元收购iPierian利用相似的策略开发神经科学候选药物。

在未来,随着干细胞科学的发展,越来越多的制药巨头将认识到干细胞模型的价值,并帮助推动干细胞模型取代实验动物成为新的标准。(新浪医药编译/newborn)

文章参考来源:Could Stem Cells Replace Animal Testing in Drug Development?

*声明:本文由入驻新浪医药新闻作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表新浪医药新闻立场。
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