热点;nsored有限公司内容由查尔斯河实验室-神经科学发现服务的见解来自工业界，研究领导查尔斯河实验室

　　大家好，我是查尔斯河实验室的研究负责人Malika Bsibsi。在我的角色中，我领导一个科学家团队，为我们的药物发现客户开发和实施ipsc衍生的细胞模型。

　　Charles River实验室在支持神经科学和神经退行性疾病的各个阶段的药物发现方面有着悠久的历史，例如hit识别，高通量筛选，先导优化，体外和体内药理学和疗效，药代动力学，药物代谢以及安全性和毒理学。

　　导致神经退行性变和神经炎症的过程很复杂，涉及多种细胞类型，因此很难准确地模拟这些过程，并研究它们如何与不同的疾病有关。传统上，研究人员和药物开发人员使用动物模型来做到这一点，但制药界一直在努力寻找动物的替代品，特别是在药物发现的早期阶段。

　　此外，常用的啮齿动物大脑模型并不能准确反映人类大脑的复杂性。例如，人类大脑中有超过900亿个神经元，每个神经元与其他神经元之间有大约7000个突触，还有超过一万亿的胶质细胞。例如，在老鼠身上，神经胶质细胞与神经元的比例要低得多，这使得它们成为人类神经炎症的糟糕模型。在培养系统中使用人类诱导多能干细胞（iPSC）衍生的细胞，使我们能够为客户提供与人类生理和疾病高度相关的模型。

　　我们的目标是为阿尔茨海默病的药物发现开发一个可靠的、可重复的体外模型。为此，我们用β-淀粉样蛋白聚集体处理ipsc衍生的谷氨酸能神经元来模拟淀粉样蛋白病理。该细胞模型的毒性评估表明，这些聚集体以浓度依赖的方式引起神经突结构的降解和细胞死亡。

　　神经丝轻链（NfL）的释放进一步证实了神经退行性变，神经丝轻链是阿尔茨海默病患者脑脊液中神经退行性变的关键标志物，已被证明在脑脊液中增加。该模型可用于药物发现，筛选一组新化合物，以确定其在预防淀粉样蛋白诱导的神经变性方面的功效，淀粉样蛋白诱导的神经变性是阿尔茨海默病进展的关键病理。

　　髓鞘形成是指少突胶质细胞将髓鞘（一种富含脂质的物质）沉积在大脑神经元轴突周围，形成一层损伤层，提高动作电位的传导速度。这一过程对认知、感觉和运动功能等神经功能至关重要，该过程的失败或损伤可能会造成毁灭性的后果。

　　在多发性硬化症中，由于自身免疫攻击髓磷脂或少突胶质细胞功能衰竭，导致大脑脱髓鞘，导致肌肉无力、感觉丧失和疲劳。还有一些罕见的遗传性脱髓鞘疾病，如白质营养不良症和腓骨肌萎缩症。也有证据表明，阿尔茨海默病的淀粉样蛋白和tau病理可能引起少突胶质细胞脱髓鞘和死亡。

　　因此，脱髓鞘过程是多种神经系统疾病的治疗靶点，并且该过程的有效体外模型（如我们的神经元/少突胶质细胞共培养模型）对于推进这些疾病的药物发现至关重要。

　　利用诱导多能干细胞及其衍生细胞进行药物研发有几个优势。与使用动物细胞相比，使用人类多能干细胞显然能更好地翻译人类疾病。

　　用于药物发现分析的人类细胞的另一种来源是来自死后样本的原代细胞，虽然我们确实可以通过与荷兰脑库的关系获得这些细胞，并且已经制定了培养死后分离神经元和神经胶质细胞的稳健方案，但这些细胞是有限的资源，通常产量很低。人类iSPCs，无论是患者来源的还是商业上可获得的细胞，以及从中提取的细胞，都是我们客户项目检测的稳健、稳定和可重复的细胞来源。

　　如何创建ipsc衍生的体外模型来研究神经炎症

　　体外细胞模型，无论是单培养还是更复杂的共培养模型，都可以用于药物发现过程的不同阶段，从靶点验证，筛选，先导物鉴定和优化，体外疗效与表型读数，甚至早期安全性读数。在查尔斯河实验室，我们广泛使用这类模型来回答客户的药物发现问题。

　　例如，我已经提到，我们已经开发了人类ipsc衍生的少突胶质细胞和谷氨酸能神经元的共培养模型，作为髓鞘形成的体外模型。我们的客户正在使用这个模型来测试从高通量筛选中鉴定出的化合物，看看它们对髓鞘形成过程的影响如何相互比较，并确定哪种化合物最好继续使用。同样，我们的神经元、小胶质细胞、星形胶质细胞和少突胶质细胞共培养的复杂模型使我们的客户能够筛选针对神经炎症过程的化合物。

　　我们将ipsc衍生模型与我们在广泛表型读数方面的专业知识相结合。例如，对于从事癫痫药物开发的客户，我们开发了一种ipsc衍生的谷氨酸能和gaba能神经元共培养，当受到癫痫性尿源化合物的刺激时，可以产生类似癫痫的活动，这是通过多电极阵列（MEA）电生理学测量的。使用这个模型，我们可以筛选化合物减少癫痫样读数的能力。

　　我上面给出的例子解释了我们如何在药物发现中使用这些复杂的细胞模型，但它们也可以广泛用于药物安全性。例如，我们使用ipsc衍生心肌细胞的MEA系统来测试新化合物和生物制剂的潜在心脏毒性，不仅在神经科学药物发现中，而且在所有治疗应用中。同样，神经元、小胶质细胞、星形胶质细胞和少突胶质细胞共培养的复杂模型可用于在细胞水平上检查新化合物的神经毒性。

　　在药物发现和开发过程之外，来自干细胞的体外细胞模型广泛用于临床前学术研究，例如研究发育过程，以及为健康和疾病过程建模。这些模型与我们在客户项目中使用的模型相同，但不是用于确定复合功效，而是用于研究过程和蛋白质功能。

　　在临床领域，干细胞正在研究其治疗潜力。例如，目前正在进行临床试验，观察ispc衍生的多巴胺能神经元，通过手术移植到大脑中，是否是帕金森病的有效治疗方法。帕金森病的症状是由中脑多巴胺能神经元的退化引起的。

　　我认为现在体外模型的关键发展之一是3D模型的开发和使用，包括类器官。在Charles River，我们正在使用神经科学药物发现之外的类器官，例如，我们已经开发了人类肠道类器官，并验证了该模型用于开发对抗肠道病毒感染的抗病毒化合物（EV-A71）。

　　就脑类器官而言，在这种类型的模型能够提供用于药物发现的稳健且可重复的模型之前，有许多挑战需要克服，包括不同细胞类型的比例，血管化和营养供应。产生用于药物发现的脑类器官当然是一个目标，但我们也需要考虑被问到的问题，并使用最能回答这个问题的模型。

　　关于我们一直在开发的共培养模型的挑战，其中一个关键挑战是将这些模型用于高通量筛选，在药物发现的早期阶段提供可翻译的模型。

　　目前，我们可以在96孔板中培养这些模型，以进行筛选，但还没有达到真正被认为是“高通量”的水平，在这种水平上，数以万计的化学结构可以以一种高效和经济的方式进行筛选。我们正在不断完善我们的细胞培养方案和模型建立，我们正在积极地研究这些类型的细胞模型。

　　一种新的化合物或先进的治疗方法是否能进入临床试验，取得成功，然后获得监管部门的批准，继续治疗患者，这其中有很多因素。治疗必须针对靶点，有效且可耐受，具有可接受的安全性和副作用，并实际达到靶点；神经科学治疗的一个关键考虑因素是直接进入大脑被血脑屏障阻断。

　　我们一直在讨论的复杂的共培养模型和人类ipsc衍生模型使我们能够在进行动物实验之前收集有关治疗药理学的许多方面的详细信息，从而更好地优化和改进可能具有临床效果的治疗方法。由于神经科学疗法的失败率如此之高，在药物发现和开发过程中可以取得的任何增量改进都将转化为更多的治疗方法。

　　了解更多：机器学习可以帮助中枢神经系统行为研究吗？

　　Malika Bsibsi博士拥有阿姆斯特丹自由大学的博士学位，在干细胞生物学、神经变性和神经炎症领域工作了25年。

　　在此期间，她在培养ipsc衍生和原代脑细胞（包括神经元、小胶质细胞、星形胶质细胞和少突胶质细胞）方面发展了重要的专业知识。在Charles River， Bsibsi博士将她的专业知识带到神经科学药物发现项目中，开发单培养和多细胞培养模型和分析读数，并为我们的客户提供策略建议。

　　赞助内容政策：News-Medical.net发布的文章和相关内容可能来自我们现有商业关系的来源，前提是这些内容为News-Medical的核心编辑精神增加了价值。该网站旨在教育和告知对医学研究、科学、医疗设备和治疗感兴趣的网站访问者。