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干细胞来源类器官的高通量药物筛选2024-10-09 08:46:52

新药的开发是一个漫长且花费巨大的过程,涉及靶标验证、先导化合物发现和优化、候选药物筛选、临床前研究和临床研究,除临床试验外,这些环节基于分子、细胞及动物模型进行药物筛选。而投入巨资成功进入临床试验阶段的药物最终成药的也只有前期的10%,其主要原因是筛选所用模型与人体实际情况不一致。

传统的药物筛选是通过二维细胞水平和动物水平进行,但二维细胞结构无法呈现细胞间相互作用,不能准确模拟人体结构和功能,而动物与人在基因组和蛋白组层面本身就存在差异,且动物实验价格昂贵、耗费时间长。类器官技术的出现有望解决这些问题。类器官采用人源干细胞分化培养获得,与对应的器官具有高度相似的空间组织结构,能够高仿真地重现对应器官的功能和对药物的响应。因此,以类器官代替二维细胞和动物实验进行药物筛选可获得临床一致性更高的结果,同时还具有速度快、通量高、成本低的优点。同时,类器官还可为深度测序、功能检测、表型分析提供充足的资源。基于常规细胞系的高通量药物筛选平台通常采用移液机器人配合细胞培养瓶和多孔板等方式实现。
 
由于采用了通用的孔板形式,便于进行各环节流程的贯通和自动化。一些平台还实现了培养瓶和孔板内诱导iPSC培养和分化的所有基本步骤的自动化,包括自动处理不同的细胞培养容器,以及细胞传代、计数、活力分析、密度评估、显微成像等,可以快速且标准化地生产数十亿个iPSC,保障了干细胞来源类器官的高通量药物筛选。利用微流控液滴、微孔、微柱的高通量类器官培养方法则可以更加高效地进行单一环节的高通量培养和筛选步骤,但是完整类器官培养、药物筛选的流程还有待实现全自动化。
 
出自《微流控技术在类器官药物筛选中的应用与发展趋势》作者:潘建章, 郑欣雨, 方群.