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基于细胞的药物筛选分析方法和其用途  

2016-11-29 10:30:39|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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美迪西拥有一支超过百余名的化学家队伍,有着和国内外知名的大型制药公司和生物技术公司进行新药研发合作的经验。在国际知名和经验丰富的药物化学领军人才的领导下,美迪西为客户提供涵盖各种靶标和疾病领域的新药研发服务,包括从活性化合物发现, 靶标验证,先导化合物优化到临床前候选药物的选择。邮箱:marketing@medicilon.com.cn 网址:www.medicilon.com.cn

本发明涉及一种基于细胞的药物筛选分析,其包括以下步骤:(i)在培养环境中培养细胞群体,(ii)依据所述细胞类型、所述细胞的生理特性、所形成组织的生理特性、原料药的作用方式和培养环境中的至少一种来界定至少两个监测时间点,(iii)至少在一个治疗时间点将原料药施加至培养细胞,(iv)至少在所述两个监测时间点监测所述原料药对细胞或所形成组织的影响。

发明内容:因此,本发明的一个目标是避免已知药物筛选方法的劣势,并特地提供针对展示 不同的关键生理学活体内疾病状态的谱化(profiled)细胞测试的药物活性数据。这个目 标可用根据权利要求1所述的药物筛选方法解决。

根据本发明,基于细胞的药物筛选分析将细胞和它们随时间变化的生理变化和行 为考虑在内来理解药物的作用方式。所述分析包括依据细胞类型、培养环境、细胞的生理特 性、细胞群体的生理特性、所形成组织的生理特性或原料药种类(例如原料药的目标作用 机制)确定至少两个监测时间点。至少在一个治疗时间点将原料药施加至培养细胞。至少 在所述两个监测时间点监测药物类型对细胞生长动力学、行为和/或生理特性的影响。所 述时间点可以是具体时刻,也可以是某一时间段。

培养环境包括生理相关微环境,其将具体物理学、生物学和生物化学特征考虑在 内,这些特征包括具体细胞和/或所形成组织的细胞-细胞相互作用和细胞-基质相互作 用。

至少在两个时间点(例如在"早期"和在"晚期")监测细胞增殖可以容许比较两 个时期期间细胞生长和/或发育的生理特征和/或药物治疗的影响。可能需要针对给定细 胞类型或药物调节细胞生长环境和生理特征。因此,优选地选择监测时间点,以鉴于药物作 用方式提供与(例如)癌症早期或晚期有关的信息;优选地在生理相关环境中培养后第4 至第7天,特定癌症可视为"早期",且优选地在生理相关环境中培养后的第14至第17天视 "晚期"。也可以通过不存在或存在特定生理特征特性(例如缺氧或细胞生长动力学或细 胞组成变化)界定"晚期"

可以在终止药物施加后继续监测细胞17天或更多天。必须针对特定细胞类型 和药物确定无药物时间段的开始和结束。因为容许细胞从药物治疗中恢复,所以这个时期 命名为"恢复期"。包括第一次和/或第二次施加药物后与恢复有关的时间点可能对于识别 有效药物或对细胞没有即时效果的药物很有必要。

优选的实施方案可指(例如)一种包括如下的方法,在"早期"进行治疗并至少在 两个相关时间点进行监测,有或无"恢复期",或者在"晚期"进行治疗并至少在两个相关时 间点进行监测,有或无"恢复期",或者在"早期""晚期"进行治疗并在至少两个相关时间 点进行监测,有或无"恢复期"

细胞培养所用环境可包括模拟细胞微环境的底物基质或介质,优选地是由会促进 聚合的结构化合物和连接子化合物组成的三维基质。结构化合物可以是含不饱和末端基团 (优选乙烯基)的多分枝聚乙二醇。连接子化合物包括具有至少两个半胱氨酸或硫醇基的 肽使得借助所述连接子化合物桥接的结构化合物可聚合。三维基质优选地包括如欧洲公开 2561005号中所述的基质组合物。

当接种于细胞培养所用的环境中时,所述环境可促进(i)单细胞的三维生长,以 形成多细胞实体,或(ii)多细胞的三维生长,以形成多细胞实体。优选地,细胞生长形成细 胞集落或细胞群体。例如,癌细胞的集落排列形成模拟肿瘤三维排列的球状体,其中外部细 胞容易接近,且同时保护其核心的细胞。

为产生具有预定刚度的三维环境和具有适宜生理和生物特性的组合物,可使用接 受者或标准细胞培养装置,优选384孔板。可将所述环境和细胞分配于具有细胞培养基的 装置中,然后可将它放置在细胞培养箱中。可使用与接受者或装置相容的成像和传感设备 (优选地是为自动化且最大限度增加输出监测数据的再现性的设备)测量细胞增殖和活性 的监测。

用于在所述环境中培养的细胞可以是任何生物体的任何类型细胞、活体外培养的细胞或细胞系、衍生自生物体的分化细胞或干细胞以及生物体的癌细胞,优选结肠癌细胞、胰腺癌细胞和卵巢癌细胞,而且可以是生长受到促进的健康细胞。

施加至培养细胞的原料药可以是选自任何化学、天然或合成物质、已知药物筛选的任何物质和在作为抗癌药物前识别的物质的组的任何物质。原料药可以液体形式(其 中所述液体可以是含原料药的有机溶剂或水性缓冲液)、作为粉末、作为丸剂或封装在载体 (优选纳米颗粒)中施加。

监测细胞生长动力学和活性的分析读出模式(Assay readout modality)可优选 地通过以下任一方式进行:(i)以下选定组:代谢活性(优选Alamar Blue⑧)、流式细胞 术、脱氧核糖核酸(DNA)含量、蛋白质定量、细胞计数、基于图像的分析、基因表达水平、质谱分析、基于标记的测量(诸如报告子基因技术、共振能量转移、蛋白质片段或分离互补分析)或基于无标记的测量(诸如电生物传感器/阻抗系统、光学生物传感器系统、表面等离子共振系统、声学生物传感器系统和采用量热法、电活性变化的系统)或者(ii)上述监测分析法的任何组合。监测细胞增殖可提供关于药物诱导的对细胞形状和组成的效果的直接信息。

测定其它生理和生物特性(例如缺氧和/或血管生成标记物)的分析读出模式可优选地通过以下任一方式进行:(i)以下选定组:核糖核酸(RNA)水平、蛋白质表达水平、质谱分析、免疫组织化学、基于图像的分析、蛋白质组学方法或者(ii)上述监测分析法的任何组合。

可针对给定细胞和细胞类型确定所施加原料药的最大耐受剂量或浓度。当靶向病变细胞(优选癌细胞)时,确定细胞、细胞类型或组织的可接受药物剂量容许调整施加的药物剂量。

可针对给定细胞和细胞类型确定所施加原料药的最低有效剂量。当靶向病变细胞 (优选癌细胞)时,确定细胞、细胞类型或组织的最低有效剂量容许调整施加药物剂量。

本发明的另一个目标是提供所述方法的用途,其用来监测以下:(i)通过药物治疗治愈或杀死病变细胞、支持健康细胞和诱导健康细胞进入疾病状态或者(ii)细胞的重 编程和/或分化。

就所施加原料药而言的分化细胞的重编程得到干细胞或祖细胞可通过以下任一方式进行分析:(i)以下选定组:代谢活性(优选Alamar Blue:·:)、流式细胞术、脱氧核糖 核酸(DNA)含量、蛋白质定量、细胞计数、基于图像的分析、基因表达水平、质谱分析、基于标记的测量(诸如报告子基因技术、共振能量转移、蛋白质片段或分离互补分析)或基于无标记的测量(诸如电生物传感器/阻抗系统、光学生物传感器系统、表面等离子共振系统、 声学生物传感器系统和采用量热法、电活性变化的系统)或者(ii)上述监测分析法的任何组合。分化细胞可以是任何细胞、细胞类型或细胞培养衍生的细胞或衍生自特定组织的细胞。这里,所施加的原料药可触发重编程过程。

根据细胞细胞生长动力学和活性,所述方法可用于分析就所施加原料药而言 的干细胞分化成分化细胞,其包括以下任一方式:(i)以下选定组:代谢活性(利用 Alamar Blue? )、流式细胞术、缺氧和血管生成标记物、核糖核酸(RNA)水平、蛋白质表达水平、质谱分析、DNA含量、蛋白质定量、细胞计数、基于图像的分析和免疫组织化学或者 (ii)上述监测分析法的任何组合。这里,所施加的原料药可触发分化过程。

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