干细胞是如何塑造药物发现
干细胞生物学是一个迅速发展的领域的研究,大大加剧了多样的科学学科,从发育生物学到再生医学。近年来,干细胞生物学的一个最有前途的应用在药物发现。干细胞是越来越多地用于新的和创新的方法来提高药物发现过程——包括学术界、生物科技初创企业和大型制药公司。
在本列表,我们将看看干细胞是在药物发现过程——从疾病中使用建模、目标识别,通过复合筛选,和毒性测试。我们还将讨论关键的干细胞技术和如何塑造这些制药业。
疾病模型
人类疾病的药物发现依赖于准确的模型。从历史上看,疾病建模一直局限于动物模型,简单的单细胞生物,如酵母、和永生的人类癌症细胞系。同时大大促进我们对各种疾病的理解,动物模型不能完全近似人类生理学研究不能充分扩大大型综合性表型分析。另一方面,永生化细胞系可以扩大规模,但有时不可靠的人类疾病模型由于大量核型异常。海拉细胞例如已报告包含80条染色体。1此外,某些细胞类型如终末分化神经元亚型是很难获得永生化细胞系。
Shinya Yamanaka开创性的工作,在2006年帮助规避这些问题,通过证明遗传重组可能会终末分化成熟细胞回到胚胎状态。这些生成的干细胞,称为诱导多能干细胞(万能)分享许多胚胎干细胞的特征(ESCs),包括多能性。4
二维在体外疾病模型在概括人类疾病的也只能到此为止,因为人体细胞不是孤立存在的。此外,成熟为功能成熟的成年细胞的细胞则经常在2 d组织文化环境中被证明是具有挑战性的。
化合物筛选
翻译复杂的干细胞在体外模型在大规模可再生的表型分析允许成千上万的化合物的筛选,还一个至关重要的干细胞药物发现的具有挑战性的一步。
目标识别
目标识别识别目标分子的过程中,有可能被治疗剂调制。确定新的药物靶点使用干细胞可以通过几种不同的路线。干细胞疾病模型提供了许多学术团体更快,更便宜和更准确的方法研究小说疾病机制,导致更大的理解疾病的分子基础。
在此基础上,建立了一系列大规模的学术合作从万能积聚大量的生物数据。这是一个关键的例子人类诱导性多功能干细胞倡议,基因组、转录组、蛋白质组学和表型数据整理从成千上万的健康和疾病相关的iPSC线。这个开源平台旨在为研究者提供一个全球资源,可以用来识别小说疾病特异性靶分子。27
最后,正如前面提到的,干细胞表型屏幕提供一个全面的和实证的方法识别新化合物还原疾病表型有关。使用下游反褶积策略,接着就可以识别这些疾病的新分子靶点。这种方法尤其有用,当试图确定疾病的新靶点机械的格局并不完全理解。
毒性筛选
干细胞模型非常有用在疾病早期阶段特定表型屏幕,干细胞也可以是一个非常有用的工具来识别非标靶药物已经在发展的不利影响。在早期识别这些影响药物开发管道可以更具成本效益比识别这些效果在动物研究,或者在某些情况下,在临床研究期间。
事实上,现在有几个干细胞毒性屏幕一直显示工作,通过识别不利的副作用已经可用的药物。这些包括心脏毒性的屏幕,28和肝脏毒性的屏幕。29日希望筛查毒性在药物开发的早期过程,就能很容易地重新设计化合物来降低它们的毒性。
总结
干细胞是药物发现过程中迅速成为一个宝贵的工具。干细胞提供卓越的能力产生无限的疾病相关的细胞类型识别的新颖的分子靶点,进行大规模的表型屏幕并识别不相干的毒性。
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