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DISEASE In A DISH | 基于誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞iPSC來源的藥物研發(fā)

瀏覽次數(shù)：5663　發(fā)布日期：2019-12-19　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

山中伸彌(Shinya Yamanaka)，京都大學(xué)iPS細(xì)胞研究所所長，因在“誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞(induced Pluripotent Stem Cell, iPSC)”的卓越貢獻(xiàn)，被授予2012年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)[1]。

“iPSC來源于病人體細(xì)胞，有望為重大疾病的新藥開發(fā)提供強(qiáng)有力的治療工具�！�

"IPS cells can become a powerful tool to develop new drugs to cure intractable diseases because they can be made from patients' somatic cells." by Shinya Yamanaka. [2]

—山中伸彌對(duì)iPSC在臨床應(yīng)用方向寄予厚望

iPSC是生物學(xué)里界內(nèi)的一個(gè)重要里程碑。研究發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物成熟體細(xì)胞能夠重新編程為誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞，且細(xì)胞能夠進(jìn)一步發(fā)育成各種其他器官類型的細(xì)胞。這一發(fā)現(xiàn)不僅徹底改變了人類對(duì)細(xì)胞和器官生長的理解；同時(shí)，通過對(duì)人體細(xì)胞的重新編程，為重大疾病治療提供了嶄新的應(yīng)用前景。iPSC 的商業(yè)應(yīng)用主要有以下四個(gè)領(lǐng)域：1）藥物研發(fā)，2）細(xì)胞治療，3）毒性篩選，4）干細(xì)胞生物銀行。[3]

iPSC商業(yè)化的四個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域（圖片源自BioInformant）

相對(duì)與其他治療方法，iPSC用于細(xì)胞治療的關(guān)鍵優(yōu)勢在于倫理法規(guī)和即用型(off-on-shelf)定制。與胚胎干細(xì)胞不同，iPSC來源成體而非人類胚胎，倫理風(fēng)險(xiǎn)��；另一方面，借助基因工程技術(shù)，iPSC允許創(chuàng)建針對(duì)不同疾病的基因定制細(xì)胞系，同時(shí)降低免疫排斥風(fēng)險(xiǎn)，以實(shí)現(xiàn)即用型可大規(guī)模生產(chǎn)的細(xì)胞治療產(chǎn)品。[4]

距iPSC研究獲諾貝爾獎(jiǎng)7年后，2019年 Fate Therapeutics公司宣布首個(gè)iPSC來源的CAR-NK細(xì)胞免疫產(chǎn)品FT596獲批新藥臨床研究申請。FT596源自誘導(dǎo)多能干細(xì)胞，除靶向CD19專利CAR以外，還具有CD16(hnCD16)Fc受體和IL15受體片段，以增強(qiáng)其抗體依賴性細(xì)胞毒性(ADCC)，并促進(jìn)NK細(xì)胞和CD8 T細(xì)胞增殖及活化。Fate Therapeutics公司的iPSC產(chǎn)品平臺(tái)已獲得100多項(xiàng)專利批件和100多項(xiàng)待批專利申請組合，用于大規(guī)模生產(chǎn)通用NK細(xì)胞和T細(xì)胞產(chǎn)品。iPSC來源的細(xì)胞療法已開啟細(xì)胞治療3.0時(shí)代，有望改善目前細(xì)胞療法“批量到批量”工程化生產(chǎn)中成本高昂、工藝費(fèi)時(shí)及產(chǎn)品顯著異質(zhì)性等現(xiàn)狀。

FT596設(shè)計(jì)圖示（圖片源自Fate）

在實(shí)際研發(fā)操作過程中，iPSC 來源的細(xì)胞分化培養(yǎng)面臨著獨(dú)特挑戰(zhàn)。iPSC來源的神經(jīng)元細(xì)胞通常需要進(jìn)行長期培養(yǎng)（在同一個(gè)384孔板上培養(yǎng)長達(dá)數(shù)周），以獲得相對(duì)成熟的細(xì)胞。而且，我們會(huì)經(jīng)常使用老年病人來源的細(xì)胞樣本來模擬疾病，進(jìn)一步增加培養(yǎng)的周期。然而，隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，細(xì)胞污染和聚團(tuán)的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)增加；長期培養(yǎng)還會(huì)使每孔的細(xì)胞數(shù)具有更大的可變性；以及復(fù)雜的細(xì)胞表型會(huì)極大增加藥物評(píng)價(jià)的難度。

基于誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞iPSC來源的藥物研發(fā)平臺(tái)（圖片源自Evotech）

帶著這個(gè)行業(yè)難題，讓我們?nèi)H頂尖的生物科技公司Evotech一探究竟。Evotec公司總部位于德國漢堡，在歐美市場共有15個(gè)分部，在藥物研發(fā)領(lǐng)域有20多年的經(jīng)驗(yàn)積累，與數(shù)十家國際生物制藥巨頭有長期合作。在整個(gè)藥物研發(fā)管線布局中，最引人矚目的是其業(yè)內(nèi)一流的基于誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞iPSC來源的藥物研發(fā)平臺(tái)。借助于該平臺(tái)，Evotec從病人群里中獲得細(xì)胞源，并以此建立涵蓋20多種疾病的200多株iPSC生物銀行，進(jìn)一步培養(yǎng)、擴(kuò)增及誘導(dǎo)分化后，通過自動(dòng)化樣品處理、多模式檢測及高內(nèi)涵表型篩選系統(tǒng)組成的一體化質(zhì)控分析平臺(tái)，完成多種疾病模型的藥物篩選和針對(duì)個(gè)體病人的細(xì)胞治療工作。[6]

[藍(lán)色-細(xì)胞核；綠色-神經(jīng)元標(biāo)志物 TuJ1；藍(lán)色-皮層神經(jīng)元標(biāo)志物-TBR1]；高內(nèi)涵表型篩選平臺(tái)用于iPSC來源的X染色體脆折癥研究（圖片源自Evotec）

基于XLII cell::explore和Explorer G3工作站，Evotec和PerkinElmer共同開發(fā)了一個(gè)自動(dòng)化平臺(tái)，用于工業(yè)級(jí)別iPSC來源細(xì)胞的培養(yǎng)。該平臺(tái)處于配備層流的無菌環(huán)境中，支持384孔iPSC來源細(xì)胞的全自動(dòng)培養(yǎng)，包括細(xì)胞接種、培養(yǎng)基更換和化合物處理。由專門設(shè)計(jì)的專用數(shù)據(jù)庫管理孔板的處理和跟蹤，對(duì)iPSC來源的細(xì)胞進(jìn)行常規(guī)監(jiān)控，以檢查污染物、細(xì)胞密度或聚團(tuán)以及進(jìn)行智能軟件決策，為進(jìn)行大規(guī)模HTS檢測的iPSC來源細(xì)胞類型增加了必不可少的質(zhì)量控制組成部分，任何不符合QC標(biāo)準(zhǔn)的培養(yǎng)皿都會(huì)被自動(dòng)放入隔離培養(yǎng)箱中。

掃描下方二維碼，即可下載高通量人源iPSC分化細(xì)胞培養(yǎng)和自動(dòng)化質(zhì)控應(yīng)用相關(guān)資料。