清华杜亚楠:3D微组织工程技术——干细胞微组织新药在再生治疗中的妙用

干细胞的生命哲学说

不够糟糕

真实的陈述

方是科学的方式。

文本

干细胞微环境是干细胞存活的基础,在调节干细胞命运中起重要作用。微组织工程是一种定制干细胞生长微环境的技术。

作者:杜亚南,刘伟,肖晓军(清华大学,环华生物)

干细胞说

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以组织工程和细胞疗法为代表的再生医学是最有前景的生物工业,并且有望在药物和设备治疗后成为医疗和健康领域的支柱产业。干细胞作为细胞治疗的主角,在器官修复和组织再生中发挥着重要作用,具有广阔的应用前景。

干细胞微环境是干细胞存活的基础,在调节干细胞命运中起重要作用。 3D微组织工程技术具有广阔的临床应用前景。为了进一步了解这项技术,以及它的发展现状和未来前景,我们邀请清华大学着名专家杜亚干教授和相关主题的负责人向我们介绍。介绍。前两个问题分别介绍:

与3D微组织工程技术相关的背景和基础知识

三维微组织工程技术的干细胞规模制备工艺

本期介绍了基于三维微组织工程技术的再生疗法的改造和应用。

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3D干细胞微组织再生治疗目前的干细胞临床治疗,主要有:直接自体或同种异体干细胞通过静脉输注和局部注射或涂片进入受损组织,实现干细胞再生治疗。对于原位注射游离干细胞的疾病模型(如关节内注射,椎间盘注射,牙髓注射,皮下注射,肌内注射等),仍存在细胞存活率低,溢出扩散等问题。以及病变区域的功能丧失。

临床数据显示,在病变区域中不到10%的游离干细胞可以真正定植,目前的措施通常通过以高剂量注射游离细胞来解决这个问题,这增加了细胞制备的成本并带来潜在的安全性问题。因此,对于原位注射的疾病模型,干细胞再生疗法的有效性和安全性面临许多挑战。

利用3D干细胞微组织工程技术,研发团队创新开发了一种基于干细胞三维微环境技术的干细胞微组织再生新药,升级和改进了传统的直接注射游离干细胞。项目团队首次在国际上提出了“干细胞药学”的概念,相关的基础研究和学术论文发表在国际权威期刊上[1-5]。

干细胞微组织新药的主要成分:包括种子干细胞(cytopharmaceuticals),干细胞微载体(细胞胶囊)。同时,利用3D干细胞微组织“智能”制造工艺,干细胞微组织新药可以在体外定制,自动化,缩放和智能化生产,然后功能性干细胞微组织是形成(借助胶囊药物包装)。分子医学的概念,最后,干细胞微组织(胶囊医学)原位局部注入病变区域,使干细胞可以高效,有针对性,定点和再生,并进行治疗。安全地在体内,从而解决了局部原位注射游离干细胞。干细胞存活率在体内病变区引起的一系列问题,存活时间短,易丢失和扩散。

新干细胞微组织药物中的干细胞微载体也可以定制和设计,根据不同疾病模型的物理和化学临床要求,为特定类型的干细胞和特定疾病适应症开发干细胞微组织药物。规。实现“精确用药”和“精确治疗”。

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目前,3D干细胞微组织药物已用于临床前动物,如糖尿病足下肢缺血[1],骨/软骨再生[2],椎间盘髓核变性[3],肝纤维化[4]和皮肤病变[5]。模型研究中的有效验证。

MSC 3D微组织由定制的可降解明胶多孔3D微载体胶囊与脂肪来源的间充质干细胞MSC组合形成。通过局部注射到严重下肢缺血的小鼠模型中证明它对血管生成非常有效。要求细胞剂量相当于传统免费MSC治疗的十分之一,以实现血管和肌肉组织的再生,避免截肢[1]。

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通过与海军总医院团队Dick教授的合作,实现了Beagle犬髓核的微创,安全,高效的退变。为了实现对髓核组织的长期机械支持,定制了基于低降解率和低吸附的聚乙二醇PEG多孔微冰凝胶,并制备包裹在藻酸盐纳米凝胶中的MSC细胞作为多孔材料模板。可注射的3D微环境,有助于维持髓核细胞。核磁共振和X射线检查均显示,在半年治疗周期中,与游离细胞注射疗法相比,3D微组织在促进髓核再生和维持椎间盘高度方面显着增强。同时,由于椎间盘是一种内压较高的特殊组织,传统的游离细胞注射治疗将沿注射隧道返回椎间盘外侧,形成骨骺,导致继发性病变。由于高弹性3D微组织大于注射通道尺寸,防止了细胞回流,避免了骨骺的形成,大大提高了治疗的安全性。 [3]

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利用纤维化肝脏特异性高表达内源性转谷氨酰胺酶TGase2的特点,通过合理设计将TGase2底物多肽序列修饰为常规聚乙二醇3D微载体,从而定制病理学上由TGase2特异性识别的新型3D微载体。肝组织。 3D微载体的特异性肝粘附能够在体内靶向递送MSC,改善传统游离干细胞疗法的肝组织定位,并逆转急性肝纤维化的作用,实现有效的细胞递送和治疗。 [4]

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新型3D干细胞微组织治疗药物的开发目前正在寻求下游干细胞公司和临床合作伙伴共同推动临床试验的验证。

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三维微组织技术成果转化平台 - 华英生物

北京华盛生物科技有限公司由清华大学医学院杜延安教授和清华大学研究团队创办,参与合资。创始团队来自国外大学和清华大学的博士生。它在生物医学研发和运营管理方面拥有多年经验。基于原有的具有自主知识产权的三维微组织工程技术,公司推出了一系列仿生三维细胞技术产品,致力于解决定制化,自动化,大规模,智能化的干细胞培养和扩增技术;致力于研究和开发干细胞3D微组织新药治疗;专注于开发用于3D细胞的高通量药物筛选产品,为客户提供创新的3D细胞技术产品和服务,促进干细胞应用和新药研发的快速发展。

核心团队

刘伟,联合创始人兼华盛生物公司首席执行官,博士清华大学医学院博士后。国家奖学金获得者,北京优秀毕业生。 3D干细胞鳞片培养和微组织再生疗法的主要发明人已发表16篇国际知名期刊论文,申请或授权1项国际专利和20项中国专利。清华大学企业家协会青年会员,清华 - 伯克利创业项目培训和完成。他于2019年在第四届清华校友三创比赛总决赛中获得医学健康组第一名; 2019年“互联网+”学院创业大赛北京互联网大赛一等奖; 2019年创业北京竞赛三等奖;北京,2018年大学生创业大赛一等奖和北京发明协会银奖。

华英生物与联合创始人肖晓军新加坡CTO,清华大学医学院博士。清华大学获奖者。主要研究领域为三维细胞培养,组织工程及其在病理模型,药物筛选和临床治疗中的应用。他出版了十多种国际知名期刊,申请或授权一项国际专利,并拥有十多项中国专利。清华 - 伯克利全球科技企业家项目GTE培训毕业,获得北京大学创业大赛“一等奖”,第三届东升杯国际创业创业集团第一名,以及第四届清华大学“总统杯”北京发明协会发明铜奖。

目前,公司总部位于北京市海淀区沂源文创基地。它拥有600平方米的研发中心(标准细胞室,分子生物室,材料研发室等),2000平方米的GMP级生产基地,是一种新型干细胞药物。该系列产品的基本生产和临床注册奠定了基础。

公司正在快速开发技术研发,注册,临床试验,生产和销售3D大型干细胞新药和干细胞微组织新药。

参考文献:

1. PNAS(2014),111,(37):C

2.科学报告7(1):

3.生物材料(2015)59:53-65。

4.生物材料(2017)126:1-9

5. Acta Biomaterialia,(2015)25:291 C303

- 文字的结尾 -

杜亚南

清华大学医学院终身教授

清华大学北京大学生命科学中心研究员

博士生导师

华英生物科学家

国家自然科学基金优秀青年基金获奖者

长江青年学者教育部

北京自然科学基金第一届杰出青年基金获奖者

作为该项目的负责人,他成功获得了2017年国家重点研究发展计划干细胞和转化研究重点的支持,成为中国在大型干细胞领域支持的第一个重点研发项目。细胞扩增。他发表了70多篇具有高影响力的SCI论文,其中包括论文作为自然材料,PNAS,自然通讯,生物材料等期刊的唯一通讯员,并获得了10多项专利。

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