科创中国

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1、课题来源与背景 全球新药研发正面临投入与产出严重不均衡的挑战，即使进入二期临床研究的新化合物仍有4/5会淘汰，上市后真正盈利品种仅为总上市药物的30%，而研发费用30年间增长了近7倍。多数的毒性测试都是在动物身上进行，并不适合早期筛选，而现行的化合物筛选和验证用的常用细胞系则与从动物模型上得到的结果相关性很差。药物开发流程中的不确定性，使很多制药公司因此损失了大量的金钱和资源。直接运用人类原代细胞（肝细胞等）来做毒性测试，能够得到与动物模型很好的相关性。然而从人类心脏得到具有功能性的心肌细胞非常困难与昂贵，要获得大量人类神经细胞也基本不可能。 iPS细胞因为具有多能性的特征，为获得原代细胞提供了无限的资源。我们可以获得病人特异性的iPS细胞，分化为疾病相关的细胞后，可以帮助我们在培养皿中模拟疾病的发生；而iPS细胞的多潜能性也可使我们获取多种在体外难以获取的原代细胞，比如心肌细胞，进行药物毒理测试。 因此这种原代细胞比过去的细胞模型或动物模型更加准确地反映一种疾病表型，从而会加速新型治疗方法的开发速度，更快、更高效、更节约。目前，美国ADME/Tox检测和Drug leads validation市场约为55亿美元，其中细胞实验市场约为10亿美元，且年均增长率超过20%，市场供应远远无法满足市场需求。在中国，现在还没有类似产品，依照国内市场将遵循美国和西欧趋势的惯例，预计这个市场将在两年内达到5亿人民币左右。 全球对iPS细胞分化商用产品还非常稀少，国内没有类似机构，我们的目标客户主要是国际著名药物开发企业或者国内知名CRO企业，该类客户可以购买我们的细胞产品，也可以利用我们的筛选平台，共同开发药物。我们希望通过该产品的开发和平台的建立，为药物发现、毒性试验与疫苗研发等体外研究提供理想的平台。2、研究目的与意义 本项目主要应用领域是利用人iPS细胞生产大量的原代细胞，为药物检测，药物筛选，以及组织工程和细胞治疗提供高效、低成本的工具。主要功能是解决以往的药物筛选过程中采用的动物模型、细胞模型准确性较低，成本过高的问题，利用iPS细胞多向分化潜能性和几乎无限的可复制性等特征，实现培养皿中模拟疾病的发生并大量生产，具有革命性意义。3、主要论点与论据（1）通过重编程获得无外源基因整合的iPS细胞株，利用定向分化技术筛选出心肌细胞分化效率较高的iPSC； 我们已建立多个从尿液细胞来源的iPS细胞株，并已使用心肌细胞定向分化技术获得具有优秀分化潜能的iPSC，该细胞可以用于后续基因修饰的供体细胞，作为心肌细胞获得的种子细胞。 （2）利用TALEN技术，制作具有心肌细胞谱系特异性标记的iPS种子细胞系； 制作针对Mlc2v，***的TALEN及供体质粒，将Mlc2v启动子及其驱动的GFP和Puromycin元件导入到1）中建立的iPS细胞的AAVS1位点上；将GFP和Puromycin导入到1）中建立的iPS细胞的***内源启动子后；从而建立GFP、Puromycin标记Mlc2v和***的iPS细胞株。 （3）建立高纯度心肌分化的标准操作规范 使用GFP、Puromycin标记***和Mlc2v的iPS细胞株优化心肌分化操作规范，通过添加小分子化合物或调整细胞因子的浓度，可建立针对该细胞株向心肌细胞高效分化的标准操作规范。同时利用Puromycin的筛选作用，可对目标心肌细胞进行纯化，杀死非心肌细胞。 （4）开发出iPS细胞来源的心肌细胞产品 我们将该iPS细胞为种子细胞，利用优化的定向分化技术，iPS细胞来源的心肌细胞将可以源源不断的生产出来。在GFP和Puromycin的帮助下，我们将建立iPS来源的心肌细胞高效分化的操作流程及获取高纯度的心肌细胞作为产品，开发出工业化规模生产心肌细胞产品的标准操作流程。用于毒性测试服务的细胞模型。 4、创新点利用iPS细胞的多能性其定向分化为不同谱系的原代细胞，应用于药物筛选；利用TALEN技术构建具有多个谱系标记物的iPS细胞株，依据谱系特异性基因的表达优化iPS细胞定向分化的操作规范；利用特定谱系的抗性选择标记物大幅提高目的细胞纯度，从而大大提高目的细胞均一性。5、社会经济效益 本项目可有效帮助药物开发企业提高药物开发效率，节省成本。在未来三年，预计可以累计实现销售收入预计620万元，约累计实现净利润***万元，约累计实现缴税总额***万元。6、历年获奖情况无。7、成果简介建立了GFP和Puromycin标记心肌细胞特异基因***的iPS细胞；建立了GFP和Puromycin标记心房肌细胞特异基因Mlc2v的iPS细胞；建立了心肌细胞的高效定向分化平台；建立了iPS细胞向心肌细胞高效，高纯度定向分化的标准操作规范；建立了iPSC细胞来源的心肌细胞工业化规模生产的标准操作规范。