20世纪是药物时代,21世纪是干细胞的未来!

2021-04-01 23:04:47 202

20世纪是药物的时代,21世纪是细胞的时代。干细胞的潜在市场商机巨大,干细胞研究具有不可估量的医学价值,超出想象的市场前景,干细胞产业面临重大的投资机遇。虽然干细胞的应用面临各种问题,如来自现有疗法的竞争削弱市场潜力,生产成本高限制市场进入者,临床开发的高成本阻碍了市场参与者,伦理、法律和社会问题制约发展,但是干细胞的发现和干细胞技术的发展为人类疾病的提供了独特的视角、方法和手段,为人类疾病提供了新的希望和方向。让我们一起来畅想一下干细胞的未来。

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的药物

为了一个人的形成,单个受精卵将产生数十亿计的200多种不同类型的细胞。直到一个细胞和器官发育形成之时,所有的一切仍未结束。神秘的干细胞还保留着无限可能……当人病了,时间还是想到去寻找各种药物而努力,我们换一个角度来看,所有的问题都发生在基因、细胞、组织、环境。我们可以把各种疾病都当作是细胞疾病来看待。什么细胞出了问题,我们就替换什么细胞。

器官的再生

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我们能在体外培育这样的器官么?我们能够在磨损的位置直接植入软骨吗?还有更加有趣的,我们能否继续向上创造出适宜的环境?我们是否真的可以替换我们的心脏、骨头?如果人类终能够利用自身或他人的干细胞或干细胞衍生的组织、器官去替代被损伤的、自身病变的或衰老的细胞、组织和器官,那么不仅许多传统医学方法难以的顽疾迎刃而解。当人们的脸上爬满“岁月的痕迹”的时候,尤其是爱美的女性们,十分期待可以“抚平”皱纹,焕发青春。通过输入外源性或者自体的干细胞,可重整功能细胞的供应系统,增加正常细胞的数量、活性,从而达到恢复肌肤状况,对抗“表面”衰老的目的。那么人类青春不老、生命永续的梦想似乎也变得不那么遥远了。

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理想丰满的梦想者很多,不过要实现真正意义上的个性化细胞药物还有很长的路要走,在此之前我们是不是可以在药物筛选上做一个有意义的尝试?

基于生物3D打印的药物筛选模型

可以说,新药开发是制药公司的生命线。为了调查有望成为新药的物质的效果以及不良反应,各制药公司都向相关试验投入了庞大的经营资源。每年制药行业用于药品研发的经费超过500亿美元,每个新药的平均研发成本为12亿美元,平均时间为12年。导致成本巨大的因素之一是使用人细胞进行试验的难度很大。目前药物试验使用的是容易获得的动物细胞和癌细胞,但与厦实际应用于人体相比,还不能很好地预测人体器官对药物的反应,药物的药效和不良反应有时存在差异,失败的风险较大,大约有90%的新药在临床试验中失败。因此,医药行业需要更好的药物疗效预测工具,使得新药能够更早地进行有效的筛选实验。

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通过干细胞定向分化出功能性细胞,从而实现3D打印的组织或器官,这种类器官(Organoids)更接近人体真实情况,筛选效率高,节约动物实验的时间和成本,同时药物毒理测试结果更可靠,可以降低临床实验阶段药物的潜在失败风险。不过现有的这些类器官还不够完美。很多类器官里都还缺少关键的细胞,很多类器官也只能够模拟器官发育过程的初阶段,而且各批次之间的差异也比较大,缺乏稳定性。

那么更进一步,我们是否可以通过干细胞技术,生产出所有的功能性细胞,模拟人体整合到芯片上(Human on the Chip),实现真的个性化药物筛选呢?当然有可能!器官芯片。

人体芯片药物筛选模型

(Organs-On-Chips)就是一种利用微加工技术,在微流控芯片上制造出能够模拟人类器官的主要功能的仿生系统。通过地控制多个系统参数,以及构建细胞图形化培养、组织与组织界面以及器官与器官相互作用等,从而模拟人体器官的复杂微环境。经过近几年来的快速发展,科研人员已经成功构建了众多人体器官的微流控芯片,如芯片肝、芯片肺、芯片肾、芯片血管、芯片心脏以及多器官芯片等。

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中科西部干细胞研究院谈到,我们再来看看美国北卡罗来纳州维克森林再生医学研究所(WFIRM)等科研机构制造的能够准确概括人类器官的正常组织功能及其对药物化合物反应的真实的模型系统的真容吧。

早在1967年美国华盛顿大学托马斯教授就提出将干细胞用于医疗的观点。但由于技术以及观念等因素限制,2005年以前干细胞市场发展一直比较缓慢。目前整个干细胞市场还是相对偏小,虽然美国、英国、德国、加拿大、巴西、澳大利亚、日本、韩国等的干细胞企业和研究机构纷纷加大投入,试图占领干细胞研究和应用制高点,但实际上这些的干细胞产品研究绝大多数仍处于研究阶段,在全球真正上市的干细胞产品很少。

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即使发展为前沿的美国也仅有两种用于整形外科的干细胞产品上市,全球干细胞市场尚处于初级阶段。但是世界各国都意识到干细胞潜在的巨大市场,认识到发展干细胞市场的必要性和重要性。虽然全球通过严格安全性及有效性审查获得上市许可的干细胞产品不多,但干细胞市场呈迅猛发展态势已很明显,干细胞产品上市速度明显加快。业内普遍认为,干细胞产业虽然尚属研发培育期和大规模产业化的黎明阶段,但其又正处于一个大规模深度产业化的Step to the Clinic时期,即将迎来快速发展的黄金时代。截至2014年,全球进行了接近4万例的脐血移植术。除骨髓移植、脐血移植之外,其他来源的干细胞产品正逐渐步入临床应用阶段,面向的疾病类型大幅度增加,未来将超过造血干细胞移植的数量。

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20世纪是药物时代,21世纪是干细胞的未来!

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从全球来看,干细胞技术及开发近年来一直受到国际资本市场的热捧,仅在美国纳斯达克挂牌的上市股票中,干细胞概念股的相关市值就超过300亿美元。根据美国权威机构Adivo Associat胚胎干细胞数据,全球干细胞医疗市场营业额2011年为50亿美元,2020年可达214亿美元;而中商产业研究院的数据显示,全球干细胞行业2016年的市场价值达到100亿美元,预计到2021年达到约1 600亿美元;上海证券则认为到2020年将全球干细胞产业规模将达到4 000亿美元;英国《干细胞研究杂志》估计,未来的市场规模或将达到1万亿欧元。

中科西部干细胞研究院展望未来,一切的一切都刚开始,欢迎您和我们一起遨游在生命之海,共同开创干细胞的美好未来!