人源诱导型多能干细胞来源的心肌细胞(hiPSC-CM)在药物安全性评价上的优势
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人源干细胞产品药学研究与评价技术指导原则人源干细胞产品药学研究与评价技术指导原则主要包括:
1. 安全性:研究人源干细胞产品的安全性,评估其对人体的潜在危害,包括潜在的生物活性、副作用、毒性和致畸性等。
同时,还需要监测产品在临床应用中的安全性和有效性。
2. 有效性:研究人源干细胞产品的有效性,评估其用于治疗疾病的效果,包括疾病的诊断和治疗效果、疗效持续时间、疗效的可持续性等。
3. 可靠性:研究人源干细胞产品的可靠性,评估其在使用过程中的稳定性和可靠性,包括产品的可持续性、质量稳定性、合规性、维修和保养等。
4. 注册和监管:研究人源干细胞产品的注册和监管要求,评估其注册程序和监管机制是否符合法规要求,并确保产品符合相关的标准和规定。
5. 知识产权:研究人源干细胞产品的知识产权,保护其开发和使用的知识产权,包括专利、商标、商业秘密等。
6. 伦理和社会问题:研究人源干细胞产品的伦理和社会问题,评估其治疗人类疾病的潜在益处和可能的风险,并探讨如何平衡伦理和社会问题之间的关系。
7. 全球贸易和监管:研究人源干细胞产品的全球贸易和监管,评估其国际贸易规则和监管机制是否符合国际法的要求,并确保产品符合相关的贸易法规和规定。
《人诱导多能干细胞》团体标准
《人诱导多能干细胞》团体标准是指用来确定和规范人诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,简称iPSCs)制备和应用过程中的各项要求和指导方针的标准。
该团体标准通常由国际科学组织、研究机构、领域专家和政府部门等共同制定,旨在推动该领域的科学研究和应用,并确保其安全性、质量和可靠性。
人诱导多能干细胞是通过将成熟的人体细胞重新编程,使其回到类似胚胎干细胞的状态,具有潜在的重要应用价值。
然而,其制备和应用过程中存在着一系列技术和伦理等方面的挑战与风险,因此需要制定相应的团体标准来进行规范和指导。
《人诱导多能干细胞》团体标准可能包括以下内容:
1. iPSCs制备的方法和技术要求:包括细胞重编程的方法、培养条件、质量控制等方面的要求,确保iPSCs制备的高效性、稳定性和可重复性;
2. iPSCs的质量标准和鉴定方法:包括iPSCs的遗传稳定性、表型特征和分化潜能等方面的鉴定和评估标准;
3. iPSCs的应用指导和安全评估:包括iPSCs在再生医学、疾病模型建立等方面的应用指导,以及相关的安全性评估和监测措施;
4. 伦理和法律问题的考虑:包括伦理审查、知情同意和数据共享等方面的规范和指导。
通过制定和实施《人诱导多能干细胞》团体标准,可以促进该领域的国际合作和交流,提高iPSCs的制备和应用水平,同时保障研究的可持续发展和社会的公共利益。
人诱导多能干细胞在药物肝损伤研究中的应用陈洁;汤纳平;马璟【期刊名称】《中国药理学与毒理学杂志》【年(卷),期】2016(030)011【摘要】人诱导多能干细胞具有自我更新和分化的多潜能性,其诱导分化的肝样细胞可应用于药物发现、筛选以及药物肝毒性评价研究。
药物性肝损伤是导致上市药物被召回和药物研发失败的主要原因之一。
临床前动物实验因其种属差异等方面的不足导致药物临床研究失败,浪费了大量人力物力。
本文全面总结了人诱导多能干细胞诱导分化的肝细胞在药物肝毒性评价中的研究应用,希望有助于在药物研发过程中准确把握肝毒性,保证人体用药安全。
%Human induced pluripotent stem cells(hiPSCs)possess self-renewing potency and plu⁃ripotency and can differentiate into virtually any somatic cell type,such as hepatocytes. The hiPSCs-derived hepatocyte-like cells(hiPSCs-derived HLCs)can be used in drug discovery,screening and drug induced hepatotoxicity assessment. Drug-induced liver injury is one of the main causes of drug withdrawals or failure of drug development. Due to species differences in hepatocellular function , unrepresentative results of preclinical animal experiments may lead to the failure of drug development and the waste of human effort and financial resources. This review describes the progress of hiPSCs-derived HLCs in drug-induced hepatotoxicity evaluation in the hope of helping to find out more about the liver toxicity in the process of drug development and ensure the safety of human drugs.【总页数】6页(P1219-1224)【作者】陈洁;汤纳平;马璟【作者单位】中国医药工业研究总院,国家上海新药安全评价研究中心,上海201203;中国医药工业研究总院,国家上海新药安全评价研究中心,上海201203;中国医药工业研究总院,国家上海新药安全评价研究中心,上海201203【正文语种】中文【中图分类】R965.2【相关文献】1.人诱导多能干细胞在药物早期毒性评价中的应用 [J], 赵增明;何俊;束玉磊;赵君;彭双清2.人体诱导多能干细胞技术在精神分裂症研究中的应用# [J], 鞠培俊;丁文华;崔东红3.代谢组学在药物性肝损伤研究中的应用 [J], 徐榛;邓中平;孙嘉彬4.中国人群中抗结核药物引发肝损伤的易感基因标记研究 [J], 周晨希; 李沫; 怀聪; 贺林; 秦胜营5.细胞因子在药物性肝损伤中的研究现状及应用价值 [J], 张雨;邵玥明;秦婷婷;殷鑫;温晓玉因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
ipsc诱导多能干细胞名词解释
IPSC是人工诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells)的缩写,它是人工合成的具有干细胞特性的细胞。
所谓干细胞,就是指能够无限分裂和自我更新的细胞,同时具有分化为不同类型细胞的潜能。
外科手术和药物治疗都限制在针对已经出现的疾病部位进行治疗,而干细胞治疗则不同。
干细胞可以分化为需要的类型,如心脏细胞、肝脏细胞等等,然后被移植到患病的部位,为身体提供修复和替换损伤的组织。
这种治疗方式对于先天性缺陷、创伤、炎症性疾病以及部分慢性疾病都有潜在的治疗作用。
IPSC的产生方式相对于以往干细胞的获取方式(如胚胎干细胞)更加便利、经济、和具有伦理问题的争议。
将某一个成年人的体细胞诱导重编程成为干细胞,就像是一种“倒带再生”的过程,是一种通过基因工程手段剥离局部上皮细胞间的紧密联系,重新激活细胞命运的过程。
IPSC的研究初衷可能是无害的,但是其存在可能被滥用为复制人类、改变人类基因等危险的行为上,因此对于其研究和使用有着理智谨慎的要求。
总的来说,IPSC是一项非常有潜力的研究领域,为医学研究和治疗提
供了新的方案。
虽然还存在许多问题和道德和法律上的问题,但未来干细胞研究的前景是光明的。
营养与肝再生姬静;李荣山;任锋;时红波【期刊名称】《实用肝脏病杂志》【年(卷),期】2017(020)005【总页数】4页(P523-526)【关键词】肝再生;营养;葡萄糖;脂肪;氨基酸【作者】姬静;李荣山;任锋;时红波【作者单位】030001太原市山西医科大学;030001太原市山西医科大学;首都医科大学附属北京佑安医院北京市肝病研究所;首都医科大学附属北京佑安医院北京市肝病研究所【正文语种】中文营养是机体从外界摄取食物,利用其所含有的营养素维持生命活动的过程。
机体通过摄取食物与外界环境发生联系,并通过对营养素的有效利用来维持自身结构完整和内环境的稳定。
机体营养状况与肝脏关系密切,肝脏是机体新陈代谢的主要器官,参与来自体内和体外的营养物质代谢及非营养物质的生物转化。
肝脏具有强大的再生潜能。
肝再生是部分肝切除或肝损伤后肝细胞或前体细胞迅速增殖以补充丢失、受损的肝组织,从而恢复正常生理功能的过程。
最新的研究发现,“混合型门静脉周围肝细胞”是肝脏具有强大再生功能的根本原因[1]。
多种急慢性肝损伤会刺激肝细胞增殖,包括急性肝炎、肝衰竭、肝切除和肝移植术等[2、3]。
营养因素对肝再生作用的研究重点集中在糖、脂肪及氨基酸代谢上,对肝病患者实施营养干预有利于促进肝再生,改善生存,减轻相关并发症,也是肝切除成功的关键之一。
因此,肝病患者营养不良的早期识别和干预是临床治疗的重点。
机体日常需要的营养素种类包括蛋白质、糖类、脂肪、无机盐、维生素、食物纤维素和水7大类,它们各有其特殊生理功能,共同参与人体的代谢活动。
大量研究证实,肝再生需要大量的氨基酸补充。
支链氨基酸(branched-chain amino acids,BCAAs)包括缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸,是人体必须的三种氨基酸。
Koike et al[4]研究发现,在小鼠胎肝生长发育早期祖细胞支链氨基酸转氨酶1(branched chain aminotransferase 1,Bcat1)表达明显增多,编码已知的BCAAs分解酶用于能量的产生,BCAA对小鼠胎肝生长非常重要。
诱导多能干细胞-iPSCs在胆管病研究中的应用孙艳;迟宝荣【期刊名称】《世界华人消化杂志》【年(卷),期】2016(0)31【摘要】诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,i PSCs)是在形态、基因表达、细胞自我更新、以及分化潜能等方面与胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)相似的一类细胞,但却避免了ESCs应用中的免疫排斥和伦理道德等问题.i PSCs在多种疾病研究上取得的成就为肝脏疾病提供了良好的借鉴.以原发性胆汁性肝硬化、原发性硬化性胆管炎等为代表的一组胆管病虽非常见疾病,但发病机制不清、有效治疗手段匮乏、预后差.因此发展胆管病患者源性的、个体化的i PSCs及其诱导分化的功能细胞可在体外模拟疾病的表型及病理过程,应用此细胞模型对研究发病机制、药物筛选和疗效评估等具有重要意义.【总页数】6页(P4247-4252)【关键词】诱导多能干细胞;胆管病;胆管上皮细胞【作者】孙艳;迟宝荣【作者单位】吉林大学第二医院肿瘤血液内科;吉林大学第一医院消化内科【正文语种】中文【中图分类】R329.25【相关文献】1.诱导多能干细胞(iPSCs)及其医疗应用的研究进展 [J], 王震;刘慧;李青青2.诱导型多能干细胞iPSc研究现状及其移植治疗帕金森综合症应用前景 [J], 徐丽莎;兰智辉;邢振;樊星;郭俣;廖亚平;刘长青3.诱导性多能干细胞(iPSCs)在牙再生中的应用 [J], 宋书娣4.牛胎儿成纤维细胞(bEFs)中过表达SET和MYND结构域蛋白3基因(SMYD3)对细胞增殖和诱导性多能干细胞(iPSCs)诱导效率的影响 [J], 白海栋;董艳华;岳永莉;李燕;于海泉5.超表达卵母细胞特异性连接组蛋白(H1foo)对猪诱导多能性干细胞(iPSCs)诱导效率的影响 [J], 许荣;许晓磊;袁野;雷安民因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
人源诱导型多能干细胞来源的心肌细胞(hiPSC-CM)在药物安全性评价上的优势众所周知,新药的研发需要漫长的周期和巨大的资金投入,平均每一种药物上市之前约花费13-19亿美元,历时14-16年(图1)。
但是因为上市之前药物安全性评估体系或其他环节存在的缺陷,导致部分药物被迫退市。
可以说药物退市对于任何一家医药公司都会造成巨大冲击。
如何进行进行有效的安全性评估,是每个医药公司都需要思考的问题。
2013年美国FDA(食品药品监督管理局)和SPS(安全药理学学会)等机构提出了体外综合心律失常分析方法(CiPA)。
CiPA建议以hiPSC-CM为模型,研究药物的心脏毒性。
以细胞系或动物为模型的药物毒性评价已经用了很多年,现在CiPA缘何将hiPSC-CM作为理想的研究模型了呢?图1:新药研发周期01 与人的遗传背景相同所有药物安全性评价的最终目的都是降低对人体的毒性作用,因为遗传背景一致,hiPSC-CM可以在体外将人心肌细胞复杂的生理功能表征出来。
hiPSC-CM可以表达出心脏离子通道的所有主要基因如钠通道(SCN5A)、L型钙通道(CACNA1C和CACNA1D),钾通道(KCNH2和KCNQ1)。
此外,hiPSC-CMs表达编码Ca2+循环关键成分的基因如肌醇三磷酸受体(IP3R)、赖氨酸受体(RYR2)、肌浆网Ca2 + ATP酶(SERCA2a),钙螯合素2 (CASQ2),钙网(CALR)、连接hilin 2 (JPH2)、phospholamban (PLN)、钠钙交换器(NCX)、triadin(TRDN)[1]。
这些都是鼠源动物模型,CHO或HEK细胞系无法比拟的优势。
02 拥有人类的心脏电生理学特性人心肌细胞的去极化时程与啮齿类动物差异很大。
例如,人心脏生理条件下每分钟搏动60-90次,而小鼠为500-700次,大鼠为300-400次[2],因此鼠源心肌细胞与人源心肌细胞在细胞收缩上的表型差异很大(图2)。
诱导性多潜能干细胞成骨分化的研究进展贺旭峰;娄向新;朱华锋;张慧敏【摘要】诱导性多潜能干细胞(iPS Cell)是一种经人工诱导重新编程后产生的多潜能分化干细胞.目前,iPS细胞已成功再分化为多种不同的成熟细胞,其中包括成骨细胞.因此,利用iPS细胞诱导成骨以治疗骨组织疾病成为一个可期待的选择.本文回顾了iPS细胞成骨分化的体内外研究成果;除此之外,讨论了细胞因子及微小RNA(miRNA)对iPS细胞成骨分化的作用;最后,综述了各类支架对于iPS细胞成骨作用的影响,并分析了相关优缺点,以期为进一步实验及研究提供参考.【期刊名称】《中国医药导报》【年(卷),期】2019(016)001【总页数】4页(P49-52)【关键词】诱导性多潜能干细胞;成骨分化;骨重建;成骨细胞【作者】贺旭峰;娄向新;朱华锋;张慧敏【作者单位】上海中医药大学附属曙光医院皮肤科,上海201203;东华大学化学化工与生物学院,上海201620;上海中医药大学附属曙光医院整形美容科,上海201203;上海中医药大学附属曙光医院皮肤科,上海201203【正文语种】中文【中图分类】R329诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPScell)由日本京都大学Yamanaka研究小组于2006年率先成功制备,他们利用逆转录病毒,将Oct3/4、Klf4、Sox2和c-Myc基因转入小鼠胚胎成纤维细胞内,成功将体细胞重编程为具有多种分化能力的干细胞。
2007年该小组将人类的成纤维细胞诱导为iPS细胞[1]。
iPS细胞有着与胚胎干细胞相似的分化能力,目前iPS细胞已成功地被分化为多种特异性细胞,相关细胞研究涉及帕金森病[2]、糖尿病[3]、肌萎缩侧索硬化症[4]、血友病[5]、阿尔茨海默病[6]、牙釉细胞分化[7]等多个方面。
iPS细胞的出现对于组织工程及干细胞研究具有划时代的意义。
虽然骨组织具有一定的再生能力,但骨缺损及骨不连仍是各种骨折后出现的较难处理的临床问题。
人诱导多能干细胞分化为心肌细胞关键基因的生物信息学分析涂思梅;曲鑫建【期刊名称】《生命科学研究》【年(卷),期】2022(26)4【摘要】利用生物信息学分析的方法筛选人诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,i PSCs)向心肌细胞分化的关键基因。
收集GEO(Gene Expression Omnibus)数据库中关于人i PSCs向心肌细胞分化的高通量测序数据,包含i PSCs向心肌细胞分化的4个阶段的样本数据,分别是未分化的i PSCs(D0)、中胚层细胞(D2)、早期心肌细胞(D7)和心肌细胞(D14)。
应用R包分析D0、D2、D7和D14样品之间的差异表达基因,并对差异表达基因进行功能和信号通路分析;构建差异表达基因的蛋白质-蛋白质互作(protein-protein interaction,PPI)网络;应用R包加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)对共表达的基因进行聚类,并将其划分为不同的基因模块;使用Cytoscape软件对重要基因模块的互作网络进行可视化和富集分析。
结果显示,D0、D2、D7和D14样品之间的差异表达基因总共达917个,基于PPI网络筛选到的前10个基因分别是FPR2、ADCY2、CXCR2、CXCR4、PF4、GALR1、GAL、CXCL5、CXCL6和HCAR3,其中FPR2、CXCR2、CXCR4、PF4都富集G蛋白偶联受体配体结合的通路。
基因相互作用关系分析显示,BMP5处于调控心肌发育的核心地位。
研究基于表达谱GSE137920数据的生物信息学分析,筛选到人i PSCs向心肌细胞分化的关键基因,这将有助于心肌分化发育分子机制的深入研究。
【总页数】12页(P349-360)【作者】涂思梅;曲鑫建【作者单位】大连理工大学生命科学与药学学院;广西中医药大学海洋药物研究院【正文语种】中文【中图分类】Q811.4;R329.2【相关文献】1.高效制备人诱导多能干细胞并诱导分化为心肌细胞2.维生素C明显提高小鼠诱导多能干细胞分化为心肌细胞的诱导效率3.人脐带间充质干细胞诱导分化为心肌细胞的特异性基因表达4.心肌肥厚模型:内皮素1刺激人诱导的多能干细胞源性心肌细胞lncRNA表达谱及ceRNA网络的生物信息学分析5.心肌肥厚模型:内皮素1刺激人诱导的多能干细胞源性心肌细胞lncRNA表达谱及ceRNA网络的生物信息学分析因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
人源诱导型多能干细胞来源的心肌细胞(hiPSC-CM)在药物安全性评价上的优势
众所周知,新药的研发需要漫长的周期和巨大的资金投入,平均每一种药物上市之前约花费13-19亿美元,历时14-16年(图1)。
但是因为上市之前药物安全性评估体系或其他环节存在的缺陷,导致部分药物被迫退市。
可以说药物退市对于任何一家医药公司都会造成巨大冲击。
如何进行进行有效的安全性评估,是每个医药公司都需要思考的问题。
2013年美国FDA(食品药品监督管理局)和SPS(安全药理学学会)等机构提出了体外综合心律失常分析方法(CiPA)。
CiPA建议以hiPSC-CM为模型,研究药物的心脏毒性。
以细胞系或动物为模型的药物毒性评价已经用了很多年,现在CiPA缘何将hiPSC-CM作为理想的研究模型了呢?
图1:新药研发周期
01 与人的遗传背景相同
所有药物安全性评价的最终目的都是降低对人体的毒性作用,因为遗传背景一致,hiPSC-CM可以在体外将人心肌细胞复杂的生理功能表征出来。
hiPSC-CM可以表达出心脏离子通道的所有主要基因如钠通道(SCN5A)、L型钙通道(CACNA1C和CACNA1D),钾通道(KCNH2和KCNQ1)。
此外,hiPSC-CMs表达编码Ca2+循环关键成分的基因如肌醇三磷酸受体(IP3R)、赖氨酸受体(RYR2)、肌浆网Ca2 + ATP酶(SERCA2a),钙螯合素2 (CASQ2),钙网(CALR)、连接hilin 2 (JPH2)、phospholamban (PLN)、钠钙交换器(NCX)、triadin
(TRDN)[1]。
这些都是鼠源动物模型,CHO或HEK细胞系无法比拟的优势。
02 拥有人类的心脏电生理学特性
人心肌细胞的去极化时程与啮齿类动物差异很大。
例如,人心脏生理条件下每分钟搏动60-90次,而小鼠为500-700次,大鼠为300-400次[2],因此鼠源心肌细胞与人源心肌细胞在细胞收缩上的表型差异很大(图2)。
因此,在小动物心肌细胞模型中发现的理论,当需要进一步在验证时,由于缺失人类心肌系统,只能取用其他大型哺乳动物的原代分离心肌细胞替代。
而这些细胞的来源都不稳定,实验结果的重复性也无法保证。
由于取材和体外培养条件等问题的限制,原代人心肌细胞用于体外实验困难很大,以hiPS定向分化形成的心肌细胞,是目前和将来唯一的人源心肌细胞来源。
大鼠原代心肌细胞
小鼠ES-CM
hiPSC-CM
图2:鼠源心肌细胞和人源心肌细胞阻抗图
03 拥有人类心肌细胞生化和分子生物学特性
人类心肌细胞的很多核心功能蛋白与小鼠等模式动物不同。
例如,小鼠心肌细胞主要表达α重链肌球蛋白,以适应高频率的搏动,而人类心肌细胞主要表达β重链肌球蛋白,适应低频率的搏动。
此外,以Ito和Ik为代表的钾离子通道在不同种属动物及人类心肌细胞间的表达和功能差异极大,对于动作电位形成的贡献也各不相同。
对药物安全性评价而言,hiPSC-CM是最理想的研究工具。
04 纯化方便并且可以长时间体外培养
传统研究采用的心肌细胞, 主要是采用从新生或成年动物心脏分离获得的原代心肌细胞。
但是此类细胞存在分离技术复杂繁琐、缺少有效的纯化方法、体外培养困难等缺陷。
尤其是对于心脏生理接近人类的大型哺乳动物而言,分离原代心肌细胞的动物成本极其高昂,而获取的心肌细胞活性也更低。
相比而言hiPSC-CM的纯化简单很多,可以快速得到纯度95%以上的心肌细胞(图3)。
因此,hiPSC-CM是此类研究的最理想的选择。
图3:HELP心肌细胞纯度鉴定
05 可批量生产满足高通量实验需求缩短试验周期
由于传统原代心肌细胞在培养中存活时间极短(成年动物仅有数小时,新生动物不超过1周),绝大多数耗时较长的心脏生理和病理学研究难以采用心肌细胞开展,不得不选择复杂且成本较高的动物模型,甚至无法开展。
而hiPSC-CM完美的解决了这一问题,可以批量生产满足体外高通量实验需求。
目前hiPSC-CM已经较广泛的应用于体外高通量药物安全性评价中(图4)。
图4:CE96平台检测硝苯地平IV类抗心律失常药的心脏毒性(HELP数据)
参考文献:
1. CalvinChen Sheng, a,b,c Laleh Amiri-Kordestani,et.al,2016,21st CenturyCardio-Oncology Identifying Cardiac Safety Signals in the Era of PersonalizedMedicine.
2. David Ho,Xin Zhao,Shumin Gao,et.al,2011,Heart Rate and Electrocardiography Monitoring in Mice.。