附录应当包括实验数据、研究材料、方法步骤、分析结果以及图表等。如果你的研究关注于抗抑郁药物的效果,可以使用对照实验来测量药物的效果,并在附录中详细描述实验的方法、试验材料、分析结果以及图表等。另外,还可以通过引用其他相关有关抗抑郁药物研究的文献,来支持你的研究结果。
附录应该包含关于抗抑郁药物的研究的有用的信息,以及论文的背景。首先,应收集并分析有关抗抑郁药物的研究的所有相关文献,包括期刊文献、书籍、期刊文章和会议记录。其次,可以收集有关抗抑郁药物的研究的最新研究进展,包括有关抗抑郁药物的最新药物发现、新的临床试验和新的抗抑郁药物治疗方案。此外,可以收集有关抗抑郁药物的研究的最新研究结果,包括抗抑郁药物治疗的效果、安全性和效率。最后,应在附录中收集有关抗抑郁药物的研究的综述,包括过去抗抑郁药物研究的总结与评价,当前抗抑郁药物研究的现状,以及未来抗抑郁药物研究的发展趋势。此外,还可以对抗抑郁药物研究的未来发展提出建议。
当归是最常用的中药之一,来源于伞形科植物当归Angelicasinensis(Oliv.)Diels的干燥根。其性温,味甘、辛。归肝、心、脾经;具有补血活血、调经止痛、润肠通便的功能;用于血虚萎黄、眩晕心悸、月经不调、经闭痛经、虚寒腹痛、风湿痹痛、跌仆损伤、痈疽疮疡、肠燥便秘等症。除中医处方配方用药外,含当归的中成药达80余种。同时,当归也是中国卫生部规定的可用于保健食品的原料,在日常生活中常被作为滋补品食用。为此,国内外许多学者对当归的栽培、加工、化学成分、药理作用、临床应用等方面进行着广泛研究,尤其是当归的化学成分和药用价值更是研究的热点,近年来从中发现了很多新成分和生物活性,阐明其作用机理。本文对当归的化学成分和药理作用进行了综述,以期为当归的临床应用、新产品研究与开发提供依据。
1化学成分
当归中分离、鉴定到的化合物主要包括挥发油、有机酸、多糖和黄酮等成分。
1.1挥发油当归中挥发油的含量约为1%,为当归的主要有效成分之一。挥发油中藁本内酯的含量最高,其次为丁烯基酞内酯。刘国生等⑴曾将当归的挥发油分为中性、酚性和酸性3个部分。从化学结构上看,挥发油中的主要成分为苯酞类及其二聚体类化合物。
1.1.1苯酞类:苯酞类化合物是当归挥发油中的主要成分,也是从当归中最早分离鉴定的一类化合物,包括Z藁本内酯、E藁本内酯、洋川芎内酯A、E-丁烯基苯酞、Z-丁烯基苯酞等成分。1.1.2苯酞类二聚体:苯酞类二聚体是近年来从当归中分离鉴定的化合物,主要有Z-383'a,7'a-四氢"6,3',7,7'a-二聚藁本内酯劣'项同、V-,',7,3'a-二聚藁本内酉旨、levistolideA、(3Z,3Z')-6.8',7.3'-双藁本内酯、当归双藁苯内酯A等。
1.1.3其他成分:当归挥发油中还含有以ai蒎烯、P雪松烯、氧化石竹烯等为代表的萜类化合物;以丁烯基苯酣、丁香油酣、对-乙烯基愈创木酣等为代表的酣类化合物;以十四烷、壬烷、正十一烷等为代表的烷烃类化合物。
1.2有机酸类当归中含有多种有机酸类化合物,其代表为阿魏酸。阿魏酸是从当归中较早分离出来的有效成分。自1979年林茂等首次从当归中提取分离出阿魏酸后,许多学者对阿魏酸的提取工艺和含量测定进行了研究?。目前,阿魏酸是2010年版中国药典当归质量控制的指标成分。同时,阿魏酸也是川芎、藁本药材质量控制的指标成分。然而,阿魏酸存在于多种植物中,不是当归的特征性成分。此外,当归中还含有丁二酸、烟酸、十六烷竣酸、香荚兰酸、邻二苯酸、茴香酸、壬二酸、棕榈酸、亚油酸、硬脂酸等酸性成分。
1.3多糖类当归多糖(Angelicapolysaccharide,APS)是当归中的水溶性有效成分,其含量可达到15%。目前,提取分离当归粗多糖较成熟的方法为水提醇沉法。当归粗多糖再经过离子交换层析、凝胶层析、DEAE纤维素层析等分离后可得到高纯度的多糖亚组分。商澎等先后从当归中提取分离得到当归总多糖及其亚组分,并分析了多糖中单糖的组成,主要为葡萄糖、阿拉伯糖、鼠李糖、半乳糖等;酸性多糖为糖醛酸。但是单糖的组成及其比例不同。
1.4黄酮类王芙蓉等_以75%乙醇为溶剂,采用回流提取法从当归中提取、分离得到黄色黏稠状物质,经金属盐类试剂络合反应鉴定为黄酮类化合物。之后,李谷才等四通过正交试验确定了用乙醇提取当归中总黄酮的最佳条件为:乙醇浓度为70%,固液比为1:50,提取温度85°C,提取时间2h;并用分光光度法测出当归中黄酮的含量为
1.59%。但是,迄今为止,未见到从当归中分离鉴定黄酮类单体化合物的研究报道。
1.5其他成分当归中含有苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸等多种氨基酸,以及铜、铁、锰、锌等多种微量元素。此外,当归中还含有尿嘧啶、腺嘌昤、维生素E、青霉菌属的代谢产物,以及香豆素类等成分U7)。
2药理作用
大量的药理研究报道表明,当归及其主要化学成分具有广泛的生物活性,对造血系统、循环系统、神经系统等均有药理作用。
2.1对造血系统的影响当归被称为“补血要药”,其补血作用得到历代医家的公认。对当归补血作用的研究主要集中于两方面:一是体内实验,研究当归对血虚动物模型的补血效果;二是通过体外实验,研究当归的补血作用及其机理。而后者是目前研究工作的热点。
APS是当归造血的主要活性成分之一,其造血机理主要是通过剌激与造血相关的细胞、分子等来修复造血功能。近年研究表明,APS能动员外周血和骨髓中的单个核细胞促进造血。胡晶等?将APS动员的雄性BALB/c小鼠的外周血单个核细胞静脉输注给受到8.5Gy60Co7射线照射的雌性同系受体小鼠,采用聚合酶链式反应方法鉴定造血重建的来源;发现APS组受体小鼠WBC、PLT、HGB、30d存活数均明显高于对照组和生理盐水组(P<0.05);说明APS动员的小鼠外周血造血干/祖细胞移植后能够有效地重建小鼠的造血功能。张雁等〔19’%发现APS可通过降低造血干细胞表面的黏附分子的表达,促使骨髓单个核细胞(BMNC)更早进入外周血循环,促进造血功能的修复。进一步研究发现,APS能通过降低放射损伤小鼠BMNC凋亡相关基因P53mRNA的表达来抑制细胞凋亡;以及提高BMNC黏附分子抗体CD44和CD49d的表达;上调BMNC对细胞外基质中纤维连接蛋白的黏附率来加速BMNC增殖分化,从而促进造血。
肌卫星细胞(MSCs)是造血功能重建最有希望的种子细胞来源。王晓玲等_采用MTT法检测经不同浓度APS干预的无培养基和用骨髓基质细胞培养的小鼠MSCs,发现经过不同浓度APS干预后的骨髓基质细胞条件培养的各MSCs增殖显著,并且经过APS干预的骨髓基质细胞条件培养基可有效地改变MSCs的生长特性,明显促进MSCs增殖及干细胞因子受体蛋白的表达。
2.2对循环系统的作用
2.2.1对心血管系统的作用:当归及其挥发油具有调节血管生成、抑制心肌细胞肥大和抗心律失常的作用。Yeh等_发现当归挥发油和正丁烯基苯酞内酯能抗血管生成;而当归水煎液能促进血管生成。这为研发新的血管生成调节剂治疗心血管疾病提供了依据。喻华等_将当归注射液作用于血管紧张素n诱导的肥大心肌细胞,发现心肌细胞蛋白含量减少,说明当归注射液能有效抑制血管紧张素n诱导的心肌细胞肥大。肖军花等_发现当归挥发油的中性非酣性部位(A3)具有明显的抗心律失常作用,能抑制心肌自搏频率,延长功能性不应期,降低心肌收缩力和动作电位振幅,缩短复极20%时程和复极90%时程,其作用机理可能与A阻滞Ca2+、Na+内流和促进K+外流有关,且对K+通道具有选择性。
2.2.2抗血小板凝聚作用:当归中的阿魏酸能对抗血栓素A:(TXA2)的生物活性,增加前列环素(PGI2)的生物活性,使PGI2/TXA2的值升高,从而抑制血小板凝聚。当归注射液能使弥散性血管内凝血大鼠的血小板聚集和黏附降低,红细胞变形能力增强,从而达到抑制血小板凝聚的作用_。
2.2.3抗动脉粥样硬化:当归及其有机酸成分阿魏酸均具有抗动脉粥样硬化的作用。当归能够改善高脂血清对血管内皮细胞形态结构的损伤,逆转高脂血清导致的内皮细胞中TGB^表达降低和bFGF表达增加,达到抗动脉粥样硬化的作用。阿魏酸治疗塞性动脉粥样硬化症也具有显著疗效。
2.3对神经系统的作用当归可减轻缺氧时神经元的变性,并在激活血管内皮生长因子(VEGF,具有类似血管源性的神经保护和神经营养作用)mR-NA中有一定的调控作用,提示当归在保护损伤神经及促进神经再生方面具有重要作用咖。
当归注射液可通过降低神经干细胞的增殖来保护宫内缺氧新生大鼠的神经干细胞。钟星明等_的研究表明:当归注射液能够减少宫内缺氧后幼年大鼠神经胶质细胞GFAP的表达,抑制新生大鼠大脑内N甲基D-天冬氨酸受体亚单位NR1的表达,达到对宫内缺氧新生大鼠脑组织的保护作用。此外,当归注射液对神经系统疾病慢性脑低灌注和帕金森病均有一定的治疗作用,其作用机制可能分别为上调海马区Nrf2的RNA与蛋白水平的表达和通过特定信号通路激活SIRT1、抑制羟基多巴胺诱导PC12细胞的凋亡_。
2.4对平滑肌的作用
2.4.1对子宫平滑肌的作用:当归的挥发油和水提物对子宫平滑肌具有不同的作用。前者是抑制子宫收缩的主要活性成分。刘琳娜等-的研究表明,当归挥发油可抑制小鼠离体正常子宫平滑肌的收缩幅度、频率和活动力,对催产素所致离体子宫平滑肌的剧烈收缩亦可抑制,并能使其恢复至正常水平;说明当归挥发油对正常和病理性子宫平滑肌均有抑制作用,并有较强的抗子宫平滑肌痉挛作用。肖军花等_进一步发现当归挥发油中A;为抑制子宫收缩的最佳活性部位,其作用机理与其抑制PGF2下游P42/44MAPKCx43信号转导途径有关。
相反,当归的水提物则为兴奋子宫的主要活性成分。当归水煎液在浓度6.7mg/mL时,对离体小鼠子宫肌有兴奋作用,这与当归兴奋子宫肌上H受体有关,但与子宫肌上M受体、a受体和前列腺素合成酶无关。实际上,当归挥发油中的酸性部位(A1)、酣性部位(A2)也能兴奋子宫,但呈剂量相关的双向作用。例如,肖军花等_研究结果显示,在正常离体大鼠子宫中,A1在0~160mg/L呈兴奋作用,仅在320mg/L才出现明显的抑制作用;小剂量A2(忘10mg/L)略有兴奋作用,而大剂量(为20mg/L)则表现出抑制作用。
2.4.2对支气管平滑肌的作用:当归挥发油具有松弛支气管平滑肌的作用。王锋等?发现当归挥发油对静息状态下的豚鼠离体气管平滑肌有明显松弛作用。其中,^是发挥该作用的主要组分;A1和^对豚鼠离体气管平滑肌的作用不明显,但A1与^之间存在交互影响,两者合用时可使^对豚鼠离体气管平滑肌的松弛作用减弱;提示A1可能会拮抗A松弛豚鼠离体气管平滑肌的作用。
2.4.3对胃肠道平滑肌的作用:当归挥发油能舒张胃肠平滑肌,降低肌张力。王瑞琼等_采用兔离体胃肠平滑肌条,通过二道生理记录仪描记胃肠平滑肌等长收缩或舒张的肌张力变化曲线,计算肌张力变化率。发现当归挥发油对兔离体胃底、胃体、十二指肠、空肠和回肠平滑肌均具有舒张作用,且呈现浓度依赖关系。
2.4.4对主动脉平滑肌的作用:当归挥发油能抑制主动脉平滑肌的收缩。吴国泰等_采用离体平滑肌灌流实验系统,观察当归挥发油对正常兔离体胸主动脉平滑肌和去甲肾上腺素(NE)、氯化钾(KCl)预收缩的胸主动脉平滑肌张力的影响,发现当归挥发油可明显抑制NE、KCl引起的兔离体胸主动脉平滑肌的收缩。
2.5免疫作用APS是当归发挥免疫作用的主要活性成分,对特异性免疫和非特异性免疫均有较强的促进作用。郭振军等_用ELISA方法检测APS剌激M9分泌TNF^a及IL~4的情况。发现APS可以阻断MR介导的M9吞噬作用,且呈现剂量依赖关系。另外,APS能上调乙型肝炎病毒转基因小鼠的树突状细胞功能。说明APS对非特异性免疫有促进作用。APS及其亚组分能显著促进脾细胞、混合淋巴细胞和T细胞的增殖;增加培养的脾细胞中CIM细胞亚群的比率以及剌激小鼠产生特异性IgG类抗体_。说明APS对细胞免疫和体液免疫均有作用。
2.6抗肿瘤作用APS是当归抗肿瘤的主要活性成分,其体内、外实验研究均显示抗肿瘤活性。
在体内,APS的抗肿瘤作用主要是通过增强机体的.免疫功能来间接抑制或杀死肿瘤细胞。吴素珍等m用SM小鼠模型研究硫酸酯化当归多糖(SPAS)在体内的抗肿瘤作用,发现SPAS对SM小鼠的肿瘤生长有抑制作用,40、80、160mg/(kg?d)剂量组的抑瘤率分别为27.89%、34.69%、39.45%,说明SPAS在体内具有显著抗肿瘤活性。
在体外,当归能直接抑制或杀死肿瘤细胞。Gao等?发现当归通过降低MMP名、MMP4、TGF-p1、TIMP4和增加TIMP4来抑制肺癌细胞的增殖和转移。研究还发现,APS不仅在体内对大鼠SM肉瘤细胞、白血病细胞、Ehrlich腹水癌细胞具有抑制作用,而且在体外可抑制肝癌细胞的入侵和转移_。其亚组分ASP4d能抑制宫颈癌细胞增殖,并能诱导这些细胞凋亡,其机制主要是激活了细胞凋亡的线粒体途径_。
2.7对脏器的保护作用当归提取物对肺损伤具有治疗作用。当归多糖是防治肺纤维化的有效成分,能改善肺纤维化大鼠模型的各项肺功能M1〕。当归补血总苷可抑制TGB^诱导的人胚肺成纤维细胞的异常增殖转化和胶原表达,其抑制胶原表达的作用可能是通过增加金属蛋白酶4的表达来实现的M2)。
当归具有防治肾缺血再灌注损伤的作用,其机制可能与当归对TNF^、IL-6和bFGF等细胞因子的调控有关。
APS对不同化学性肝损伤有干预作用,可降低酒精性及四氯化碳性肝损伤的sALT和sAST,减轻肝脏损伤。聂蓉_的研究结果提示,APS可能通过提高肝细胞的抗氧化能力和增强肝能量的储备两种途径缓解四氯化碳对肝脏的毒性,起到对肝脏的保护作用。
2.8抗炎镇痛作用当归提取物具有镇痛、抗炎作用,能明显提高小鼠对热剌激致痛的痛阈,抑制小鼠对化学剌激致痛的扭体反应。沈建芬等_从细胞及基因水平研究当归^部位的抗炎作用机制,发现A;能抑制PGE:产量、环氧化酶4(COX-2)活性以及COX名mRNA和蛋白的表达,提示、抑制PGEi产量可能与抑制C0X4基因的表达有关。2.9其他作用当归具有抗辐射、抗氧化、抗衰老、抗银屑病作用,还能明显降低糖尿病大鼠的血糖,其作用机制可能与促进胰岛素B细胞修复和再生有关。
3结语
当归含有挥发油、有机酸、多糖、黄酮等多种类型的化学成分。其药理作用广泛,涉及机体多个系统。当归的“补血”作用主要作用于造血系统,通过剌激与造血相关的细胞、分子等来发挥对造血系统的作用,从而达到“补血”的效果。当归的“活血”作用主要作用于循环系统,通过抑制血小板凝聚等作用来达到“活血”的效果。另外,当归对神经系统、免疫系统也有作用,并具有抗肿瘤、抗辐射、抗炎镇痛、抗氧化、抗衰老等作用。这些药理学研究结果为当归的临床应用和新产品的开发奠定了基础。近年来,当归治疗糖尿病、银屑病等的研究正在深入展开,虽然机理尚未明确,但是相信随着科学技术的进步,这些难题终将解决,为糖尿病、银屑病等目前无疗效确切药物的病症找到新的治疗药物。同时,也将扩大当归临床应用的范围,提高当归的药用价值。
*** 氯胺酮作为一种快速有效的治疗重度抑郁症的药物,近年来引起了人们的极大兴趣。现在,一项小规模的新研究揭示了这种药物是如何治疗抑郁症的,有一个令人惊讶的发现:氯胺酮需要激活阿片受体才能起到抗抑郁作用。
研究人员说,这项新发现挑战了以往关于该药物如何治疗抑郁症的观点斯坦福大学医学院精神病学和行为科学教授、联合高级研究作者艾伦·沙茨伯格博士在一份声明中说:“这并不像所有人想象的那样有效,鉴于当前阿片类药物的流行,这一发现也强调了对广泛传播的和研究人员说,反复使用氯胺酮治疗抑郁症,直到对该药的作用机制及其在患者中滥用的风险进行更多研究。”我们必须正确检查使用滥用药物(即使是低剂量)治疗抑郁症的相关风险,”Schatzberg说。【6种可能对健康有益的党派药物】
这项研究今天(8月29日)发表在《美国精神病学杂志》上。
氯胺酮在医院作为麻醉剂已经使用了几十年,但它也发展出了非法“俱乐部药物”的名声,近年来,研究发现,氯胺酮对抑郁症患者有迅速而显著的疗效,能在数小时内改善症状,而不是许多其他抗抑郁药服用数周。鉴于这些发现,该药物已成为一种潜在的有希望的治疗严重抑郁症的人谁没有得到其他治疗的帮助,一些医生处方的药物“标签外”抑郁症。
正是如何氯胺酮治疗抑郁症尚不清楚。但研究人员怀疑,这种药物的抗抑郁作用是由于它能够阻断一种叫做谷氨酸的大脑化学物质的受体,谷氨酸参与情绪调节。
,但当科学家试图开发其他谷氨酸受体阻断药物来治疗抑郁症时,这些努力基本上失败了,Schatzberg说,
在新的研究中,研究人员假设氯胺酮至少部分通过激活阿片受体来治疗抑郁症。为了检验这种可能性,研究人员在接受氯胺酮治疗前给受试者注射了阿片类药物纳曲酮。
这项研究涉及12名抑郁症患者,他们至少尝试过4种抗抑郁药或其他抑郁症治疗,但没有从中受益。
所有受试者都接受了氯胺酮两次-一次是在服用纳曲酮后,另一次是在服用安慰剂代替阿片受体阻滞剂后。两次输液间隔了大约一个月。参与者和研究人员都不知道患者在接受氯胺酮治疗之前是否服用过纳曲酮或安慰剂。
研究发现,当参与者在服用安慰剂的同时服用氯胺酮,他们的抑郁症状明显减轻,但当他们服用纳曲酮时,氯胺酮对他们的抑郁症状几乎没有影响。
然而,服用纳曲酮的参与者仍然经历着氯胺酮的“分离效应”,研究人员说,研究人员在提到氯胺酮和纳曲酮治疗时说:“像幻觉一样。”,南卡罗来纳州医科大学精神病学、放射学和神经科学教授马克·乔治博士在该项研究的一篇社论中写道,这一发现应该得到进一步研究的证实。(乔治没有
还需要更多的研究来检验氯胺酮的抗抑郁作用是否仅仅是由于它对阿片受体的作用,它对阿片受体和谷氨酸受体的联合作用,或者是另一种机制,乔治说。
他还敦促人们谨慎使用氯胺酮治疗抑郁症。”乔治说:“我们不愿意过度使用氯胺酮来治疗抑郁症和自杀性流行病,因为氯胺酮可能无意中成为阿片类药物依赖的‘第三头’。”。他把阿片类药物的使用、抑郁和自杀的问题比作希腊神话中的多头怪物九头蛇的头部。
“我们需要更好地理解氯胺酮的作用方式,以及如何最好地使用和管理它,”他总结道。
是关于生命科学的原始文章。
具有良好的发展前景。实现以较低的经济费用而达到良好治疗效果的目的。抗抑郁药物的研究进展的研究目的以药物治疗、精神疗法、社会疗法和行为疗法结合起来治疗,而药物治疗在其中又是一个极为重要的环节。抗抑郁药主要用于治疗以情绪抑郁为突出症状的精神性疾病。传统的抗抑郁药主要是以单胺类神经递质为靶点,但该类药物显效慢无法满足临床治疗需求。
论文的进展情况要分多个角度写:选定题目、收集材料、拟定论文提纲、开题报告撰写、初稿和修改稿的完成时间、定稿等过程的具体时间;还有材料的收集、文章的撰写和改动等都要有明细的安排,要考虑到论文课题研究中的每个阶段的重难点,且要根据毕业论文答辩时间来安排自己论文的进度。
论文进展写作步骤:
1、查阅了大量的相关资料,包括国内外有关文献,国内外众学者的相关论文、专著,以及国内外相关新闻报道等,对所要着手研究的课题作全面地了解与认识。
2、在对所搜集资料认真研究的基础上,拟定论文题目,填写开题报告。
3、对论文作初步构思,构建主体框架,写出论文提纲。
4、在老师的指导下,完成论文的初稿。
论文写作几大要素:
1、论文题目:要求准确、简练、醒目、新颖。
2、目录:目录是论文中主要段落的简表。(短篇论文不必列目录)
3、提要:是文章主要内容的摘录,要求短、精、完整。字数少可几十字,多不超过三百字为宜。
4、关键词或主题词:关键词是从论文的题名、提要和正文中选取出来的,是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作机系统标引论文内容特征的词语,便于信息系统汇集,以供读者检索。每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词,另起一行,排在“提要”的左下方。
主题词是经过规范化的词,在确定主题词时,要对论文进行主题,依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。
关于论文进展的情况,我们应该先写的是过程,然后再写顺序,之后再写结尾。
写作思路:写下关于疫情的病理变化。
湿毒、风邪是本次 COVID19的主要病理因素,其产生和流行也具有显著的自然、体质特征。在多种诱因的共同作用下,湿毒挟风邪致病具有传播迅速、毒性炽烈、病情缠绵、易于传变等特点,并与诱发轻型、普通型患者向重型、危重型转化的炎症风暴的产生密切相关。
本文研究 COVID19的相关文献和病例报告,从“天人合一”理论出发,分析 COVID19爆发流行的自然、体质因素,从湿毒挟风的病理性质和传变规律论述炎症风暴在 COVID19病程演进过程中的病理变化,提出以清热宣肺、解毒辟秽、健脾除湿、疏风通络为主的 COVID19治则。
扩展资料
2020年2月28日,世卫组织新冠肺炎情况每日报告,地区及全球风险级别均提升为最高级别“非常高”,与中国一致,此前地区及全球风险级别为“高”。
当地时间2020年3月11日,世界卫生组织总干事谭德塞宣布,根据评估,世卫组织认为当前新冠肺炎疫情可被称为全球大流行(pandemic)。
基因工程是在分子生物学和分子遗传学综合发展基础上于 20 世纪 70 年代诞生的一门崭新的生物技术科学。下面是由我整理的基因工程学术论文,谢谢你的阅读。 基因工程学术论文篇一 摘 要:基因工程是在分子生物学和分子遗传学综合发展基础上于 20 世纪 70 年代诞生的一门崭新的生物技术科学。基因工程是一项很精密的尖端生物技术。可以把某一生物的基因转殖送入另一种细胞中,甚至可把细菌、动植物的基因互换。当某一基因进入另一种细胞,就会改变这个细胞的某种功能。这项工程创造出原本自然界不存在的重组基因。它不仅为医药界带来新希望,在农业上提高产量改良作物,并且对环境污染、能源危机提供解决之道,甚至可用在犯罪案件的侦查。基因工程的发展现状和前景是怎么样呢,而又有哪些利弊? 关键词:基因工程;发展现状;发展前景;基因工程利弊 一、基因工程 (一)基因工程的概念及发展 1.概念 基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术,是以分子遗传学为理论基础,以分子生物学和微生物学的现代方法为手段,将不同来源的基因按预先设计的蓝图,在体外构建杂种DNA分子,然后导入活细胞,以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。 2.发展 生物学家于20 世纪50 年代发现了DNA 的双螺旋结构,从微观层面更进一步认识了人类及其他生物遗传的物质载体,这是人类在生物研究方面的一次重大突破。60 年代以后,科学家开始破译生物遗传基因的遗传密码,简单地说,就是将控制生物遗传特征的每一种基因的核苷酸排列顺序弄清楚。在搞清楚某些单个基因的核苷酸排列顺序基础上,进而进行有计划、大规模地对人类、水稻等重要生物体的全部基因图谱进行测序和诠释。 (二)基因工程的发展现状及前景 1.发展现状 (1)基因工程应用于农业方面。运用基因工程方法,把负责特定的基因转入农作物中去,构建转基因植物,有抗病虫害,抗逆,保鲜,高产,高质的优点。 下面列举几个代表性方法。 ①增加农作物产品营养价值如:增加种子、块茎蛋白质含量,改变植物蛋白必需氨基酸比例等。 ②提高农作物抗逆性能如:抗病虫害、抗旱、抗涝、抗除草剂等性能。 ③生物固氮的基因工程。若能把禾谷等非豆科植物转变为能同根瘤菌共生,或具固氮能力,将代替无数个氮肥厂。④增加植物次生代谢产物产率。植物次生代谢产物构成全世界药物原料的 25% ,如治疗疟疾的奎宁、治疗白血病的长春新碱、治疗高血压的东莨菪碱、作为麻醉剂的吗啡等。 ⑤运用转基因动物技术,可培育畜牧业新品种。 二、基因工程应用于医药方面 目前,以基因工程药物为主导的基因工程应用产业已成为全球发展最快产业之一,前景广阔。基因工程药物主要包括细胞因子、抗体、疫苗、激素和寡核甘酸药物等。对预防人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、糖尿病、包括艾滋病在内的各种传染病、类风湿疾病等有重要作用。我们最为熟悉的干扰素(IFN)就是一类利用基因工程技术研制成的多功能细胞因子,在临床上已用于治疗白血病、乙肝、丙肝、多发性硬化症和类风湿关节炎等多种疾病。 并且应用基因工程研制的艾滋病疫苗已完成中试,并进入临床验证阶段;专门用于治疗肿瘤的“肿瘤基因导弹”也将在不久完成研制,它可有目的地寻找并杀死肿瘤,将使癌症的治愈成为可能。 三、基因工程应用于环保方面 工业发展以及其它人为因素造成的环境污染已远远超出了自然界微生物的净化能力,基因工程技术可提高微生物净化环境的能力。美国利用DNA 重组技术把降解芳烃、萜烃、多环芳烃、脂肪烃的4 种菌体基因链接,转移到某一菌体中构建出可同时降解4 种有机物的“超级细菌”,用之清除石油污染,在数小时内可将水上浮油中的2/3 烃类降解完,而天然菌株需 1 年之久。90 年代后期问世的DNA 改组技术可以创新基因,并赋予表达产物以新的功能,创造出全新的微生物,如可将降解某一污染物的不同细菌的基因通过PCR 技术全部克隆出来,再利用基因重组技术在体外加工重组,最后导入合适的载体,就有可能产生一种或几种具有非凡降解能力的超级菌株,从而大大地提高降解效率。 (一)发展前景 基因工程应用重组DNA 技术培育具有改良性状的粮食作物的工作已初见成效。重组DNA 技术的一个显著特点是,它注往可以使一个生物获得与之固有性状完全无关的新功能,从而引起生物技术学发生革命性的变革,使人们可以在大量扩增的细胞中生产哺乳动物的蛋白质,其意义无疑是相当重大的。将控制这些药物合成的目的基因克隆出来,转移到大肠杆菌或其它生物体内进行有效的表达,于是就可以方便地提取到大量的有用药物。目前在这个领域中已经取得了许多成功的事例,其中最突出的要数重组胰岛素的生产。 重组DNA 技术还有力地促进了医学科学研究的发展。它的影响所及有疾病的临床诊断、遗传病的基因治疗、新型疫苗的研制以及癌症和艾滋病的研究等诸多科学,并且均已取得了相当的成就。 (二)基因工程的利与弊 1.基因工程的利 遗传疾病乃是由于父或母带有错误的基因。基因筛检法可以快速诊断基因密码的错误;基因治疗法则是用基因工程技术来治疗这类疾病。产前基因筛检可以诊断胎儿是否带有遗传疾病,这种筛检法甚至可以诊断试管内受精的胚胎,早至只有两天大,尚在八个细胞阶段的试管胚胎。做法是将其中之一个细胞取出,抽取DNA,侦测其基因是否正常,再决定是否把此胚胎植入母亲的子宫发育。胎儿性别同时也可测知。 基因筛检并不改变人的遗传组成,但基因治疗则会。目前全世界正重视发展永续性农业,希望农业除了具有经济效益,还要生生不息,不破坏生态环境。基因工程正可帮忙解决这类问题。基因工程可以改良农粮作物的营养成分或增强抗病抗虫特性。可以增加畜禽类的生长速率、牛羊的泌乳量、改良肉质及脂肪含量等。 2.基因工程的弊 广泛的基因筛检将会引起一连串的社会问题。虽然基因筛检可帮助医生更早期更有效地治疗病人,但可能妨碍他的未来生活就业。基因工程会产生“杀虫剂”的作物,也可能对大环境有害,它们或许会杀死不可预期的益虫,影响昆虫生态的平衡。转基因食品不同于相同生物来源之传统食品,遗传性状的改变,将可能影响细胞内之蛋白质组成,进而造成成份浓度变化或新的代谢物生成,其结果可能导致有毒物质产生或引起人的过敏症状,甚至有人怀疑基因会在人体内发生转移,造成难以想象的后果。转基因食品潜在危害包括:食物内所产生的新毒素和过敏原;不自然食物所引起其它损害健康的影响;应用在农作物上的化学药品增加水和食物的污染;抗除草剂的杂草会产生;疾病的散播跨越物种障碍;农作物的生物多样化的损失;生态平衡的干扰。 四、结束语 随着社会科技的进步,基因工程的发展将成为必然。尽管它会给我们带来一些危害但是仍然为我们带来了很多好处。不仅为我们提供了新的能源而且促进了各国的经济的发展,所以在我们发展基因工程的同时应该尽力避免一些危害,而让有利的方面尽可能应用。 参考文献: [1]陈宏.2004.基因工程原理与应用.北京:中国农业 出版社 [2]胡银岗.2006.植物基因工程.杨凌.西北农林科技大学出版社 [3]刘祥林.聂刘旺.2005.基因工程.北京:科学出版社 [4]陆德如.陈永青.2002.基因工程.北京:化学工业出版社 [5]王关林.方宏筠.2002.植物基因工程.北京:科学出版社 基因工程学术论文篇二 基因工程蛋白药物发展概况 【摘要】近些年,随着生物技术的发展,基因工程制药产业突飞猛进,本文就一些相关的重要蛋白药物的市场概况和研究进展作一概述。 【关键词】基因工程 蛋白药物 发展概况 中图分类号:R97 文献标识码:B 文章编号:1005-0515(2011)6-255-03 基因工程制药是随着生物技术革命而发展起来的。1980 年,美国通过Bayh-Dole 法案,授予科学家 Herbert Boyer 和 Stanley Cohen 基因克隆专利,这是现代生物制药产业发展的里程碑。1982 年,第一个生物医药产品在美国上市销售,标志着生物制药业从此走入市场[1]。 生物制药业有不同于传统制药业的特点:首先,生物制药具有“靶向治疗”作用;其次,生物制药有利于突破传统医药的专利保护到期等困境;再次,生物制药具有高技术、高投入、高风险、高收益特性;此外,生物制药具有较长的产业链[1]。生物制药业这一系列的特点决定了其在21世纪国民经济中的重要地位,历版中国药典收录的生物药物品种也是逐渐增多[2](图一)。 当前生物制药业的发展趋势在于不断地改进、完善和创新生物技术,在基因工程药物研发投入逐年增加的基础上,我国生物制药的产值及利润增长迅猛, 2006-2008年三年就实现了利润翻番[2](表一)。随着研究的深入,当前生物药的热点逐渐聚焦到通过新技术大量生产一些对医疗有重要意义且成分确定的蛋白上。研究表明,在我国的基因工程药物中,蛋白质类药物超过50%[3]。而这些源自基因工程菌表达的蛋白,如疫苗、激素、诊断工具、细胞因子等在生物医学领域的应用主要包括4个方面:即疾病或感染的预防;临床疾病的治疗;抗体存在的诊断和新疗法的发现。利用基因工程技术(重组DNA技术)生产蛋白主要有三方面的理由:1.需求性,天然蛋白的供应受限制,随需求的不断增加,数量上难以满足,使它得不到广泛应用;2.安全性,一些天然蛋白质的原料可能受到致病性病毒的污染,且难以消除或钝化;3.特异性,来自天然原料的蛋白往往残留污染,会引起诊断试验所不应有的背景[4]。 以下将介绍一些基因工程产物的市场概况和研究发展。 1 促红细胞生成素 是细胞因子的一种,在骨髓造血微环境下促进红细胞的生成。1985年科学家应用基因重组技术,在实验室获得重组人EPO(rhEPO),1989年安进(Amgen)公司的第一个基因重组药物Epogen获得FDA的批准,适应症为慢性肾功能衰竭导致的贫血、恶性肿瘤或化疗导致的贫血、失血后贫血等[5,6]。 2001年,EPO的全球销售额达21.1亿美元,2002年达26.8亿美元,2003年全世界EPO的年销售额超过50亿美元。创下生物工程药品单个品种之最,是当今最成功的基因工程药物。用过EPO的大多数病人感觉良好,在治疗期间无明显毒副作用或功能失调。重组体CHO细胞可以放大到生产规模以满足对EPO的需求。 2 胰岛素 自1921 年胰岛素被Banting 等人成功提取并应用于临床以来,已经挽救了无数糖尿病患者的生命。仅2000年,胰岛素在全球范围内就大约延长了5100万名I型糖尿病病人的寿命。20世纪80年代初,人胰岛素又成为了商业现实;80 年代末利用基因重组技术成功生物合成人胰岛素,大肠杆菌和酵母都被用作胰岛素表达的寄主细胞[7]。 国内外可工业化生产人胰岛素的企业只有美国的礼来公司、丹麦的诺和诺德公司、法国的安万特公司和中国北京甘李生物技术有限公司等,胰岛素类似物也仅在上述4个国家生产,且每个公司只能生产艮效或速效类似物巾的个品种,主要原因是要达到生物合成人胰岛素产业化的技术难度特别大,若无高精尖的高密度发酵技术、纯化技术和工业化生产经验是无法实现的[8]。 3 疫苗 在人类历史上,曾经出现过多种造成巨大生命和财产所示的疫症,而在预防和消除这些疫症的过程中疫苗发挥了十分关键的作用。所以疫苗被评为人类历史上最重大的发现之一。 疫苗可分为传统疫苗(t raditional vaccine) 和新型疫苗(new generation vaccine)或高技术疫苗( high2tech vaccine)两类,传统疫苗主要包括减毒活疫苗、灭活疫苗和亚单位疫苗,新型疫苗主要是基因工程疫苗。疫苗的作用也从单纯的预防传染病发展到预防或治疗疾病(包括传染病) 以及防、治兼具[2]。 随着科技的发展,对付艾滋病、癌症、肝炎等多种严重威胁人类生命安全的疫苗开发取得巨大进展,这其中也孕育着巨大的商业机会[9], 2007年全球疫苗销售额就已达到163亿美元,据美林证券公布的一份研究报告显示,全球疫苗市场正以超过13%的符合增长率增长。而我国是疫苗的新兴市场,国内疫苗市场发展潜力巨大,年增长率超过15%。 在以细胞培养为基础的疫苗、抗体药物生产中,Vero细胞、BHK21细胞、CHO细胞和Marc145细胞是最常用的细胞,这些细胞的反应器大规模培养技术支撑着行业的技术水平[4]。建立细胞培养和蛋白表达技术平台,进一步完善生物反应器背景下的疫苗生产支撑技术是当前国际疫苗产业研究的重点。 4 抗体 从功能上划分,抗体可分为治疗性抗体和诊断性抗体;从结构特点上划分,抗体可分为单克隆抗体和多克隆抗体。抗体可有效地治疗各种疾病,比如自身免疫性疾病、心血管病、传染病、癌症和炎症等[10,11]。抗体药物的一大特点在于其较低甚至几乎可以忽略的毒性。另外一个优势是,抗体本身也许既可被当作一种治疗武器,也可被用作传递药物的一种工具。除了全人源化抗体以外,与小分子药物、毒素或放射性有效载荷有关的结合性抗体也已经在理论上显示出了强大的潜力,尤其是在癌症治疗方面[12]。 治疗性抗体是世界销售额最高的一类生物技术药物,2008 年治疗性抗体销售额超过了300 亿美元,占了整个生物制药市场40%。在美国批准的99 种生物技术药物中,抗体类药物就占了30 种;在633 种处于临床研究的生物技术药物中, 有192 种为抗体药物,而在抗癌及自身免疫性疾病的治疗研究中,治疗性抗体占了一半[2]。截止2007年,美国FDA批准上市的抗体药物见表二[13]。 参考文献 [1] 章江益, 孙瑜, 王康力. 美国生物制药产业发展及启示[J]. 江苏科技信息. 2011, 1(5): 11-14. [2] 王友同, 吴梧桐, 吴文俊. 我国生物制药产业的过去、现在和将来. 药物生物技术[J]. 2010, 17(1): 1-14. [3] 吴梧桐, 王友同, 吴文俊. 21世纪生物工程药物的发展与展望[J]. 药物生物技术. 2000, 7(2): 65-70. [4] 储炬, 李友荣. 现代工业发酵调控学(第二版)[M]. 化学工业出版社. [5] Koury MJ, Bondurant MC. Maintenance by erythropoietin of viability and maturation of murine erythroid precursor cell[J]. Cell Physiol, 1988, 137(1):65. [6] Cuzzole M, Mercurial F, Brugnara C. Use of recombinant human Erthro-poietin outside the setting of uremia[J]. Blood, 1997, 89(12): 4248-4267. [7] 李萍, 刘国良. 最新胰岛素制剂的研究进展概述[J]. 中国实用内科杂志. 2003, 23(1): 19-20. [8] 张石革, 梁建华. 胰岛素及胰岛素类似物的进展与应用[J]. 药学专论. 2005, 14(11): 21-23. [9] 徐卫良. 生物制品供应链优化与供货提前期缩短问题研究――基于葛兰素史克(中国)疫苗部的实例分析(硕士学位论文). 上海交通大学, 2005. [10] Presta LG. Molecular engineering and design of therapentic antilodies[J]. Curr Opin Immunol, 2008, 20(4): 460. [11] Liu XY, Pop LM, Vitetta ES. Engineering therapeutic monoclonal antibodies[J]. Immunol Rev, 2008, 222: 9. [12] 陈志南. 基于抗体的中国生物制药产业化前景. 中国医药生物技术[J]. 2007, 1(1): 2. [13] 于建荣, 陈大明, 江洪波. 抗体药物研发现状与发展态势[J]. 生物产业技术. 2009, 1(3): 49.看了"基因工程学术论文"的人还看: 1. 高中生物选修三基因工程知识点总结 2. 高二生物基因工程知识点梳理 3. 浅谈基因工程在农业生产中的应用 4. 植物叶绿体基因工程发展探析 5. 关于蔬菜种植的学术论文
动物细胞和植物细胞工程制药探讨论文
在日复一日的学习、工作生活中,大家都跟论文打过交道吧,借助论文可以有效训练我们运用理论和技能解决实际问题的的能力。那么你知道一篇好的论文该怎么写吗?下面是我为大家整理的动物细胞和植物细胞工程制药探讨论文,欢迎阅读与收藏。
摘要:
细胞工程是生物制药工业中的关键技术,其在医药领域的应用使得生物制药行业得到了极大的发展,细胞工程制药前景广阔。通过对相关文献和数据的整理和分析,概述了细胞工程制药领域相关技术及其在生物制药工业中应用的意义与展望。
关键词:
细胞工程;生物制药;动物细胞工程;植物细胞工程;转基因;反应器;
1、生物制药及细胞工程概述
生物制药是生物技术的综合利用,从生物体、生物组织、细胞和体液中分离出有效成分,制备用于预防、治疗和诊断的产品[1]。天然的生物材料赋予了生物制药安全性高、副作用小、营养价值较高的特点,这些显着的优势使生物药物越来越受人们的青睐,这也是生物药物市场不断扩大的重要原因之一。
细胞工程是以细胞为研究对象,按照需求利用细胞和分子生物学的理论设计和操作,使细胞在遗传学上的特性发生变化,达到改良或创造新品种的目的,在大规模地培养和繁殖后,最终提取出对人类有利的产品。在工业上,主要包括上游工程(包括细胞培养、遗传操作和保存)和下游工程(包括转化细胞在生物制品生产中的应用)[2]。如今,细胞工程在生物制药工业发挥着不可替代的作用。
2、动物细胞工程制药
2.1、动物细胞工程制药的概述及早期发展
动物细胞工程制药最早能够追溯到20世纪50年代,用动物细胞生产病毒,也就是在生物反应器中培养动物细胞,进行大规模培养后,再接种减毒或灭活的病毒来生产疫苗[3]。常见的动物细胞培养技术流程,一般是先将动物组织分散成单个细胞、细胞群(团)后,接种于培养基中进行原代培养,再经过10~50代的传代培养,就初步得到了需要的细胞系。然而,由于自然界的细胞普遍表达水平低,通过这种方法生产的产品不仅产量低,而且成本高,因此,早期动物细胞培养并没有得到充分的重视。
2.2、杂交瘤技术
杂交瘤技术在20世纪70年代的创建,是动物细胞技术发展新的里程碑。随着杂交瘤技术在工业领域的应用,各种新产物相继出现,在生产用于疾病诊断和治疗的生物制品中具有重要意义[3]。1984年的诺贝尔生理学或医学奖颁给了创立抗原选择抗体学说以及发明单克隆抗体技术的3位科学家。他们提出将能够分泌特异性抗体的B淋巴细胞与能够无限增殖的骨髓瘤细胞融合筛选,形成能产生特定抗体的杂交瘤细胞。这种方法得到的融合细胞可以稳定生产特异性强、效价高的单克隆抗体。
2.3、动物细胞大规模生产技术
动物细胞大规模生产指在人工条件下,在细胞生物反应器内大量培养有用的动物细胞,是生产药品的技术,也是制药业的关键技术。由于动物细胞对外界环境变化高度敏感,细胞培养放大工艺需要从实验室规模逐级放大到生产规模,各个反应器中工艺的差别成为目前放大过程的一大技术挑战[4]。通过动物细胞生产生物制品已成为全球生物产业的主要支柱,目前通过动物细胞培养获得较多的生物制剂是蛋白和抗体。
2.4、动物生物反应器
动物生物反应器可以从转基因动物体内源源不断地获得人类需要的某种蛋白,并进行工业化生产蛋白质。依据产生蛋白部位的不同,可分为多种类型的生物反应器,如血液生物反应器、唾液腺生物反应器等。科学家发现,由于雌性动物的乳腺能够高效表达重组蛋白并进行一定的修饰,乳腺生物反应器成为最被看好的生物反应器发展方向。随着技术的发展,乳腺生物反应器的产物已经扩大到了抗凝血酶、凝血因子、人蛋白,还有各种溶菌酶、超氧化物歧化酶、干扰素等许多具有极高医用价值的酶或细胞因子。作为一种全新的生物生产模式,由于其在生产天然产物时的高产量、低成本的优势[5],乳腺生物反应器在生物医药行业将得到更广泛的应用。
2.5、动物细胞核移植
动物细胞核移植在细胞工程中同样具有良好的前景。将动物的供体细胞核取出,注入另一个去核并且处于减数分裂中期的卵母细胞,改变细胞的遗传特性,以产生新产品,再将其进行体外培养、繁殖、纯化、提取,最终用于疾病治疗。我国对鱼类的核移植研究最早,“中国克隆之父”童第周在20世纪60年代就完成了世界上第一例鱼类细胞核移植。后来,我国学者又尝试在其他多种品系鱼类之间进行核质融合实验,并利用模式动物斑马鱼,揭示鱼类核移植后再程序化的分子机制,取得了巨大的研究成果,推动了鱼类核移植技术及其他相关领域的快速发展[6]。如今,动物细胞工程在生物制药领域意义重大。由于动物细胞结构的复杂性和分工的明确[7],动物细胞工程具有巨大的优势。
3、植物细胞工程制药
3.1、植物细胞工程制药的概述及早期发展
将植物直接入药或者从植物体中提取有效成分是一种生产药物的传统方法。随着技术的成熟,处理和提取过程越来越简便,目前多种中药都是这样生产的。但是,这样的方法只适合容易栽培、繁殖速度快的植物,对于那些生长周期长、提取难度大的植物并不适合,所以受到了诸多限制。比如拥有抗癌成分的红豆杉曾因为人们的大规模砍伐,遭受了毁灭性的破坏[8]。
植物细胞工程制药,是将植物细胞作为基本研究单位,对植物细胞进行一系列操作,改变植物细胞生物特性,最终达到改良或培育新品种的目的[9]。应用植物细胞及组织培养,具有杂质少、提取简单、有效成分含量高和培养周期短的优势。植物细胞工程制药目前主要体现在组织及细胞培养、遗传特性改造以及转基因植物等方面。
3.2、植物细胞工程大规模培养
最早提出应用植物大规模提取天然药物的是20世纪50年代美国的科学家,他们从多升发酵罐中得到了大量药用成分呋喃色酮。我国作为植物药用历史最悠久的国家之一,应用细胞培养技术能够帮助我国传统中药材发挥更大的价值。
丹参是具有活血化瘀、通经止痛功效的一味中药,其中的'主要成分——酚酸类和二萜类,药理作用主要表现在对心血管系统疾病的治疗。目前,由于丹参有效成分含量低、生长缓慢,野生丹参资源遭到大规模破坏,加上各地培育出的品种质量良莠不齐等原因,其在数量以及质量上都难以满足市场的供给需求[10]。经过实验研究发现,用一种10L规模的特殊植物组织反应器培养丹参发根,仅用50天,鲜重增殖倍数高达240倍,各种有效成分含量也得到大幅度提升。这是一种非常适合丹参发根生长及产物积累的方法,而且避免了农药等物质的污染。
3.3、植物转基因技术
转基因植物与转基因动物相比有独特的优势,一方面植物细胞具有全能性,细胞培养条件简单且易于成活;另一方面进入植物体的外源基因,可以在与其他植物杂交的过程中积累有益基因优化表达。利用转基因植物也能生产疫苗,以植物作为生物反应器,将携带抗原基因的载体导入受体细胞,在植物体内表达和修饰这类特定抗原,成为具有免疫活性的蛋白质。香蕉、胡萝卜、土豆等都可以作为受体植物。一些转化编码基因的植物疫苗,如HBsAg、LTB、诺沃克病毒等,已被用于预防和治疗乙型肝炎及细菌性腹泻。在生物和临床试验中,均展示了良好的免疫应答,相较于传统疫苗,具有生产成本低、成功率高、易形成规模化生产等优势。尽管植物转基因疫苗的研究还处于起步阶段,但我国报道的转基因植物生物试验已经取得了一些成果[11],成为我国制药业的重要进步。
3.4、植物生物反应器
植物生物反应器,又名“植物基因药厂”。这种技术拓宽了药用蛋白及疫苗的来源,在降低成本的同时,扩大了生物制药产业规模,并产生了巨大的商业价值。植物生物反应器的研发,对于在全球范围内抢占生物经济制高点有着重要的意义,许多发达国家都已把植物生物反应器的研发列入了国家重点生物技术研究的战略性计划[12]。我国开发植物作为反应器始于20世纪90年代,目前对于植物生物反应器的研发和投入与发达国家还存在一定的差距。在我国“九五”计划对这一项目进行政策扶持后,目前已经取得了大幅度进展[13]。
4、细胞工程制药的意义与展望
研究细胞工程制药的研究进展和前景,对于制药业的发展有重要意义。据统计,世界上50%的医药产品来自细胞工程制药,其中,植物细胞提取物和动物细胞提取物大约各占1/2。细胞工程在生物制药工业中占据重要地位,为新药开发提供了技术操作基础,在治疗免疫性疾病、提升治病疗效、创新医药品等方面都有广泛的应用[8],细胞工程制药的研究在不断取得突破,其影响和前景也日渐得到展现。如今,生物制药与细胞工程已经紧密联系在一起,随着细胞工程技术在生物制药生产中的普遍应用,生物制药行业发展迅速,取得了巨大的经济效益[14]。
伴随着更多新兴技术的出现和更新,在未来细胞工程制药研发过程中,可以充分利用各种技术平台寻找最佳研究方案。与其他相关领域的结合,也将更好地推动我国生物制药领域的发展。近半个世纪以来,细胞工程制药发展迅猛,并且已在医药领域取得了众多的研究成果。所以,在“十四五”规划期间,应更加重视战略性新兴产业,进一步加快和壮大新一代生物技术的发展。
参考文献
[1]雷世成,杨永红生物制药的发展现状、特征及技术平台[J].临床医药文献电子杂志,2019(6):22-24.
[2]李刚,刘鹏,刘诚迅,等我国细胞工程制药的研究现状和发展前景[J].中国现代应用药学,2002(4):28-31.
[3]胡显文,肖成祖.细胞工程在生物制药工业中的地位[J].生物技术通讯,2001(2):39-44.
[4]刘小双,陈飞,赵孟江,等大规模哺乳动物细胞培养中pCO2的控制策略[J]药物生物技术,2019(2):82-87.
[5]谢晶莹,张勇,冯若飞乳腺生物反应器在生物制药领域的研究进展[J].西北民族大学学报(自然科学版),2018(2):61-66.
[6]王学耕,朱作言,孙永华,等鱼类核移植与重编程[J].遗传,2013(4):45-52.
[7]唐亚雄细胞工程在生物制药I业中的地位[J].科技风。2020(6):198.
[8]成静,郭勇.植物细胞工程药物生产的研究进展[J].江西科学,2000(1):62-64.
[9]赵玉平,杨夏,高峰丽植物细胞制药的研究进展[J]中国中医药现代远程教育,2012(12):169-170.
[10]晏琼提高丹参毛状根生产丹参酮的诱导和过程策略研究[D]天津:天津大学,2005.
[11]郝宇娉,陆琳,杨志红.转基因植物疫苗的研究进展[J].核农学报,2020(12):86-102.
[12]张胜利,李东方,许桂芳,等.植物生物反应器在生物制药中的应用[J]资源开发与市场,2011,27(2):102-105.
[13]李从林.细胞工程在制药方面的研究[J]科技风,2021(5):173-174.
[14]陈劼.细胞工程在生物制药工业中的地位[J].中国高新区,2018(3):58.
中医药学毕业论文题目
要想写好论文,就要从定一个好的题目开始。以下是我分享的中医药学毕业论文题目,一起来学习吧!
一、中医药学毕业论文题目
中药方剂治疗宫颈糜烂的临床疗效观察
《组合中药学》及其理论系统的建立
—种基于寒性对照抗原的中药药性物质基础研究的新方法
中药外敷治疗静脉炎的疗效观察与护理
中药电泳指纹图谱的构建与应用研究
加入WTO条件下中药行业发展对策研究
中药电导入对关节影响的实验研究
中药质量控制多维指纹图谱共有峰率和变异峰率双指标序列分析法研究 液相色谱和光谱法结合化学计量学用于中药指纹图谱研究
中药安全性问题探悉
论中药的专利保护
论中药的双向调节
攻下清热活血中药对重症胰腺炎大鼠胰腺肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-1β基因表达的影响
近年来我国中药的安全性评价研究现状
中药超微细化及有效成分溶出特性研究
肝外DHBV复制治疗学意义及中药体外抗肝纤维化筛选平台的探讨 抗IBDV中药筛选、作用机制及其临床应用研究
中药对骨髓间充质干细胞免疫调节作用干预的实验研究
中药细胞级微粉碎技术在中药制剂中的应用
针刺中药联合治疗在围绝经期失眠症中的临床研究
基层医院使用小包装中药饮片探讨
中药(新药)临床疗效综合评价的方法学研究
中药注射剂不良反应分析
中药注射剂不良反应的常见原因分析
中药治疗下肢骨折术后肿胀118例临床疗效探讨
中药企业创新路径选择——以香港维特健灵和培力为借鉴
浅谈中药制剂标准化与质量控制科学化
面向新版GMP的中药饮片生产质量管理研究
薄层扫描色谱在中药质量评价中应用的研究
中药鉴定技术的研究进展
补肾中药对体外培养成骨细胞增殖和功能的影响
中药公司投资价值分析
中药外敷及口服扶他林联合微波治疗膝骨性关节炎的护理
我院中药注射剂的应用和不良反应的分析
中药骨康对破骨细胞活性及凋亡的影响
中药对LPS诱导单核巨噬细胞增殖的抑制作用及其差异蛋白质分析 中药四性的研究(Ⅰ)
中药饮片在临床应用中存在的问题及对策
中药饮片在临床应用中存在的问题及对策
中药对细胞色素P450影响的研究进展
术前、术后使用中药结合外剥内扎治疗混合痔的临床效果观察 三伏天应用中药穴位敷贴治疗过敏性鼻炎的疗效观察及护理
拟除虫菊酯生殖毒性及中药干预作用的研究
三种中药有效成份抗人绒癌耐药细胞JAR/MTX作用的体外研究
中药“通腑洁肠汤”对不全性肠梗阻结直肠癌术前肠道准备的效果观察 两种中药方剂联合甲氨喋呤治疗异位妊娠的作用探讨
中药四气理论的现代研究
二、中药治疗肝癌研究现状论文主要内容
原发性肝癌是临床上常见的恶性肿瘤之一。我国原发性肝癌多具有乙型肝炎和肝硬化背景,起病隐匿,进展迅速,确诊时往往已是晚期,患者生存期较短,预后差。积极探寻符合我国国情,高效且不良反应少的系统化中西医联合治疗方案是肝癌治疗的.重要课题。
对于肝癌的认识,中医认为属于“症瘕”“、积聚”、“黄疸”、“肝积”的范畴。已有临床疗效观察研究表明,中医药治疗肝癌的优势一方面在于能有效稳定病情,减轻毒副作用,改善临床症状,延长患者带瘤生存时间,使部分患者肿瘤缩小;另一方面治疗费用相对低廉。因此中医药治疗成为肝癌治疗中不可或缺的重要组成部分。
1中药治疗肝癌的理论基础中医认为肝癌的病因及病机为外受寒邪、损伤脾胃、肝气郁滞、气滞血瘀、结而成积。中医治疗应以清热解毒和活血化瘀为主,同时配合益气健脾和疏肝理气,并与手术、介入、放化疗等其他方法联合应用,可起到减毒增效之功效。具有益气健脾、活血化瘀、清热解毒、软坚散结、柔肝止痛等功效的中药经常被用于肝癌的治疗并取得临床疗效,临床应用及现代药理学研究较多为“有毒”中药及活血化瘀中药。
1.1 “有毒”中药与肝癌治疗 中医认为恶性肿瘤与“毒邪”有关,因此“以毒攻毒”为重要治疗方法,即用峻猛中药以攻邪。历代医家有颇多论述,如虞抟《医学正传》中“大毒之病,必用大毒之药以攻之”[1],明代罗天益《卫生宝鉴》“凡治积非有毒之品攻之则不可”[2]。这种“以毒攻毒”的方法目前在肝癌的治疗中也经常应用,常用的此类中药有、蜂房、全蝎、水蛭、蜈蚣、蟾蜍、守宫、常山、半夏、天南星、马钱子、巴豆、附子和乌头等。
1.2活血化瘀中药与肝癌治疗 气滞血瘀证是肝癌患者常见临床症候,历代医家常从气血运行失常而致气滞血瘀来探讨肿瘤形成的病机。如《圣济总录》认为“瘤之为义,留置而不去也,气血流行不失其常,则形体平和,或余赘及郁结壅塞,则乘应投隙,瘤所以生”[3]。王清任《医林改错》认为“肚腹结块,必有形之血也,血受寒则凝结成块,血受热则煎熬成块”[4]。
因此行活血化瘀也是中医药治疗肝癌的常用方法,常用中药有丹参、赤芍、三棱、水蛭和等。
中药治疗肝癌具有广泛的理论基础,在浩如烟海的中医古籍中不乏与肝癌相关病症的治疗,这些相关病症与肝癌及其并发症的对应是否精确还值得商榷。加强文献学的进一步细化整理研究是深入发掘中医治疗肝癌理论基础必不可少的环节,也是增强中医治疗肝癌说服力的重要途径。
2中药治疗肝癌的实验研究中药治疗肝癌的实验研究主要包括中药复方和单味中药的研究。随着分子生物学广泛应用于中医药研究,利用现代分子生物学技术研究中医药防治肝癌的机制,筛选抗肿瘤中药复方及单味中药成为重要的研究方向。
2.1中药复方抗肝癌作用机制的研究 历代古方中可用于肝癌治疗的中药复方较多,临床上常常根据肝癌的不同证型,选取与之对应的方剂进行加减治疗。如李江等[5]通过研究证实,采用水煎法、梯度乙醇提取法及醇水法从小柴胡汤中获得的提取物对小鼠H22肝癌实体瘤生长有明显的抑制作用,且具有提高荷瘤宿主免疫功能的作用。季幸姝等[6]通过观察膈下逐瘀汤对肝癌Bel7402细胞和大鼠肝癌组织中丝/苏氨酸激酶蛋白及FIEN编码蛋白表达的影响,发现P13K/Akt信号转导通路相关蛋白PA kt水平的降低和PT EN蛋白水平的升高可能是膈下逐瘀汤抗肝癌的主要作用机制之一。杜标炎等[7]研究发现六味地黄丸联用对小鼠移植性肝癌自杀基因治疗具有一定的增效作用,其疗效优于单纯自杀基因疗法或单纯六味地黄丸治疗。进一步研究发现,六味地黄丸含药血清对自杀基因系统10% tk/GCV杀伤大鼠肝癌CBRH7919细胞具有协同增效作用,且有一定的量效关系。
中药复方治疗肝癌的疗效不可否认,但目前存在的问题是中药复方成分的复杂性使其作用机制难以应用单一的药理途径阐明。以辨证论治为特色的中医个体化诊疗要得到推广,必须进行具有统计学说服力的临床研究,解决这个问题应使临床研究对象的选取进一步细化,在此基础上使中药复方规范化,同时通过网络药理学等方法对中药治疗作用产生的人体综合生物效应进行整体观察和分析,增强中药治疗肝癌有效性的可信度和可重复性。
2.2单味中药抗肝癌作用机制的研究 中药单体能在诱导肝癌细胞凋亡、抗肝癌细胞侵袭及转移、诱导肝癌细胞分化、抗肿瘤血管生成、抑制癌基因表达、促进抑癌基因表达、逆转肿瘤多药耐药等多个环节抑制肝癌的发生和发展。陈小义等[8]研究发现,0.01 mol/L及以上浓度蟾蜍灵对SMMC 7721细胞具有显著细胞毒作用,细胞生长相关基因P21wafl/cipl在蟾蜍灵诱导下表达上调,同时受P21wafl/cipl调控的增殖细胞核抗原的表达下降,二者呈负相关,提示中药可通过直接杀伤肝癌细胞和抑制其增殖而发挥抗癌效应。黄应申等[9]以10 mmol/L脂蟾毒配基处理Bel 7402细胞24 h后,发现癌细胞出现凋亡的形态变化,其凋亡率明显高于对照组细胞;脂蟾毒配基引起线粒体膜电位下降,释放入胞质中的细胞色素c增多,促进Caspase 3蛋白活化,抑制Bcl 2蛋白表达,诱导细胞凋亡,其诱导凋亡作用可能通过线粒体通路实现。黄炜等[10]探讨了18 β-甘草次酸和甘草酸对Bel 7402细胞增殖的抑制和诱导分化作用,揭示二者有抑制人肝癌细胞增殖和诱导分化的作用。魏志霞[11]研究发现,川芎嗪可提高SMMC7721/多柔比星细胞内化疗药物的浓度,增强多柔比星作用,表明从中药筛选出低毒的多药耐药逆转剂是可能的。
何芳等[12]探讨人参皂苷Rg3联合三氧化二砷对肝癌裸鼠移植瘤模型的治疗作用,发现人参皂苷Rg3能通过抑制肿瘤新生血管形成,明显降低肿瘤内微血管密度;人参皂苷Rg3与As203联合应用能明显抑制裸鼠肝癌移植瘤的生长。罗明等[13]通过采用腹腔注射苦参碱和氧化苦参碱观察二乙基亚硝胺诱发肝癌的大鼠肝脏病理改变、肝表面癌结节数和血清ALT、GGT、ALP 的变化,发现苦参碱和氧化苦参碱组的大鼠体重明显高于模型组,肝表面癌结节数、肝/体重比和血清ALT、GGT 明显低于模型组(P<0.05)。而 ALP 升高,说明苦参碱和氧化苦参碱能延缓二乙基亚硝胺诱发大鼠肝癌形成,保护肝细胞免受损伤。
单味中药治疗肝癌的研究较中药复方研究更为深入,其原因在于相对于中药复方,单味中药的有效成分相对容易确定,其量效关系及药理学、药代动力学研究较中药复方易进行。目前的问题之一在于此类研究较多采取的是某味中药的提取物。尽管提取物能在某一方面说明该味中药的生物学效应的机制,但表现的生物学效应与该味中药相比有多少差距尚不能明确;另一方面单味中药提取物的研究往往是发现了某一化学成分的生物学效应或临床疗效,如何将其与中医的辨证论治治疗肝癌结合起来是我们不得不面对的问题。要解决这个问题,须要增强中药治疗肝癌研究的科学说服力,这仍有不易克服的困难。类似于中药药性本质及其临床效应生物学基础的相关研究为单味中药治疗肝癌的研究提供了新的思路和方法。
3中药治疗肝癌的临床研究3.1中药联合放化疗治疗肝癌的研究 顾本宇[14]通过观察益气健脾疏肝中药联合化学药物动脉灌注治疗中晚期原发性肝癌的临床疗效,发现中药联合化疗药物治疗组的稳定率为71.88%,明显高于对照组的53.13%(P<0.05);治疗组 12、18、24 个月的生存率与对照组比较,差异有统计学意义(P<0.05)。
尤建良等[15]通过观察中药调气行水方联合顺铂、白细胞介素-2腹腔内注射治疗肝癌腹水的临床疗效,发现该疗法能有效控制腹水,改善体力状况,提高患者生命质量,缓解常见临床症状,提高疾病控制率,提示配合中药能减轻化疗药物及生物反应调节剂的毒副反应。
目前中药联合化疗治疗肝癌的研究主要在临床有效性方面,阐述其有效机制的研究尚少,进一步深入研究须说明为什么联合中药会有较好的效果,这一点须要借助分子生物学等技术手段来寻找中药疗效的效应物质基础及作用靶标,这也是今后中药临床有效性的重点研究方向。
3.2中药联合手术治疗肝癌的研究 目前肝癌治疗普遍采用的根治性治疗方式为手术切除和肝移植,约30%~40%患者采用此法,肝移植的总体疗效优于手术切除治疗。 现阶段肝移植治疗肝癌的最佳适应证仍为米兰标准,但由于移植器官不足,对移植适应证的扩大应慎之又慎,术后的复发和转移是影响疗效的主要因素。通过使用药物预防或延迟肿瘤的复发,针对肿瘤生物发生途径中的关键分子进行靶向治疗也可使肝癌治疗发展日趋完善[16]。中药联合手术治疗肝癌为有效的治疗方式,如陈立武等[17]通过观察中药全身治疗与手术相结合的协同作用,将60例患者随机分为2组,中西医结合治疗组(30例)在手术前1周开始复方中药治疗并于术后续行中药治疗,对照组(30例)只作单纯手术治疗,比较2组的疗效、生存率及并发症。结果发现治疗组与对照组相比,24、36 个月生存率有显著差异(P<0.05)。
提示在肝癌围手术期中应用复方中药可减少并发症,提高手术疗效及累计生存率。
中药复方联合手术治疗肝癌的研究更多集中在对症候的改善、生存率的影响、并发症的减少等方面,存在的问题有:相关临床资料的样本数较少;
症候学改善等尚未建立统一的评价体系;未能深入分析其疗效的生物学机制等。进一步的研究须要扩大样本数量,建立症候学统一客观化评价体系,同时深入研究其疗效改善的机制,才能增强中药联合手术治疗肝癌的可信度和说服力。
3.3中药介入治疗肝癌的研究 中晚期肝癌患者常因伴有明显的器质性和功能性改变,难以进行手术治疗。肝癌介入治疗作为中晚期肝癌患者可选择的重要方法,能够延长患者生存期,改善生活质量。
存在的问题为化疗介入药物多可造成肝功能不同程度的损害,介入药物的不良反应又严重影响中远期的疗效。因此介入治疗中如何减少肝功能损害是治疗的重点。通过大量临床实践,目前已筛选出许多具有抗肿瘤作用的中药及其有效成分,与肝动脉化疗栓塞介入疗法结合进行研究,为肝癌的介入治疗提供了新的方法和手段。
李琦等[18]进行了去甲素微球介入治疗大鼠肝癌的有关研究,结果显示此疗法对大鼠肝癌有较好治疗作用,其作用机制与栓塞肿瘤微血管,缓慢释放去甲素,诱导肿瘤细胞凋亡和下调肝肿瘤细胞Ki-67的表达,从而抑制肿瘤细胞增殖相关。
冯敢生等[19]将白及用于肝动脉栓塞治疗肝癌,并与明胶海绵对照。结果表明,白及具有强大的栓塞作用,侧枝循环形成均在6个月以上,介入治疗间隔时间长,肿瘤坏死、缩小率及1、2、3 年生存率均优于明胶海绵。陈武进等[20]研究认为,采用酸钠联合常规化疗药物介入治疗中晚期肝癌患者可明显降低甲胎蛋白,提高疗效,同时减轻化疗药物对骨髓的抑制。以上研究表明,中药介入治疗具有增强免疫、抗炎、抗病毒和促进黏膜修复等作用,对肝功能无明显损害,无骨髓抑制,并有升高白细胞等作用。这些优点使中药可能部分或完全取代西药,成为肝癌介入治疗较理想的栓塞剂。
中药在肝癌的介入治疗中具有独特优势。中药介入治疗能减轻不良反应,使患者生存期延长,生存质量提高,而且中药资源丰富,经济合理,有利于减轻治疗负担。目前存在的问题是,中药的介入治疗总体上发展仍不够成熟。进一步的研究可从规范治疗方案,合理选择介入治疗药物,建立严格的疗效评价标准,研发抗癌中药新制剂和新剂型等方面进行。
3.4其他中药治疗肝癌的研究 中药用于肝癌的治疗方法除口服和介入注射外,还有许多新的途径可用于肝癌及其并发症的治疗。中药穴位注射治疗肝癌也被证明有明确的临床疗效,如胡军和瞿晓东[21]每天1~2次以丹参注射液、柴胡注射液或黄芪注射液进行双侧足三里、阳陵泉、曲池及内关注射。内关穴1 ml,其他穴位2~4 ml,4穴位交替进行,能够明显缓解晚期肝癌疼痛。中药瘤体内注射也可用于晚期肝癌的治疗,如涂小煌和戴西湖[22]曾应用超声引导下瘤体内注射去甲素治疗中晚期原发性肝癌,取得较好疗效。
中药治疗肝癌的方法较多,形式多样,从方法学的角度讲,有着更大的研究价值和意义。目前的研究须要注意如何更好地将这些方法进行合理的推广应用,同时临床疗效的观察还须进行严谨的实验设计,以增强中药治疗肝癌的有效性和可信度。
对于中药治疗肝癌的深入研究,须要更细化更严谨的文献研究为治法用方提供更有说服力的理论支持。在此基础上,借助分子生物学等技术手段,运用网络药理学等研究方法,从多学科交叉研究中药治疗肝癌的有效性出发,探寻中药疗效可能的效应物质基础及作用靶标,对单味中药及复方治疗肝癌的综合生物学效应进行整体观察和分析,进一步合理选择治疗药物,规范治疗方案,建立严格的疗效评价标准,深入研发抗癌中药制剂和剂型,充分发挥中药治疗肝癌的优势.
摘要: 肿瘤是目前威胁人类健康的重要因素。靶向肿瘤的新药与肿瘤免疫新疗法的研发如火如荼,这些研究为攻克肿瘤带来了全新的希望。但受限于患者作为研究对象的不可操控性,而实验动物与人差异巨大,目前从基础到临床的转化效率极低,肿瘤类器官的兴起为转化医学提供了全新的技术平台。从最初单个肿瘤样本类器官的成功构建,到现在建立了大规模的肿瘤类器官库,肿瘤类器官研究已经成为肿瘤基础和临床研究中的重要工具,尤其在结合基因修饰技术的基础上,对揭示肿瘤发生发展的机制、快速评估肿瘤药物与免疫细胞的治疗效果意义重大。 关键词: 肿瘤;类器官;基因修饰;新药研发;免疫疗法;临床转化 抗生素和疫苗发现以前,传染性疾病曾肆虐全球,是人类健康的头号杀手。而现今,非传染性疾病已成为健康问题的主要影响因素,其中,肿瘤更是首要致死原因。最新统计学数据预测,2018年将有超过1800万新增肿瘤病例,960万肿瘤死亡病例[1],肿瘤所造成的巨大经济、社会负担毋庸置疑。 人类与肿瘤的斗争历史源远流长。从希波克拉底时代开始,就有对肿瘤的描述性研究,包括其生长形态、表面溃烂的形成与否等等,肿瘤(carcinoma/carcinos)在希腊语是螃蟹(crab)的意思,由此,罗马医生将carcinoma/carcinos翻译为cancer,成为癌症的最初定义。近年来,随着理论和技术的飞速发展,包括“肿瘤是不可愈合的创口”、“种子与土壤学说”、“肿瘤免疫互作四部曲”、“肿瘤放射化学药物疗法”、“肿瘤免疫治疗”等,我们对肿瘤的认识日渐深入,部分肿瘤甚至已经有了完全治愈的方法。但目前对绝大多数肿瘤,我们一方面没有有效的预防和监测手段,另一方面可以选择的治疗策略极其有限。因此,对肿瘤的研究一直是生物医药领域的核心热点。有意思的是,每年肿瘤相关研究的学术论文发表量数以万计,绝大多数肿瘤在实验室已经得到了成百上千次治愈,但能真正转化到临床应用的治疗方案却极少。美国食品与药品监管局统计发现,临床前研究具有治疗作用的新药进入临床试验后,85%在早期就被证明没有效果,而那些成功通过三期临床试验的药物,只有一半能被FDA批准进入临床应用[2]。目前肿瘤新药研究的主要工具是体外培养的肿瘤细胞和啮齿类动物(主要是小鼠)上建立的肿瘤模型,但越来越多的证据表明,小鼠与人在疾病过程中的变化及其对药物的反应性存在一定的差异[3]。此外,小鼠模型通常只能模拟人类疾病的一个阶段,无法从病因、时间和进展速度等方面再现人肿瘤发生发展的全过程,在此基础上开发的肿瘤治疗方案,并不能预测其临床应用的有效性。更重要的是,实验小鼠基因背景、生长环境、致病因素和用药处理均非常单一,自然无法应对临床多种多样肿瘤病人的复杂情况。 动物模型的局限性促使人们转向直接研究肿瘤病人标本,常用的人源肿瘤模型包括人来源肿瘤细胞系培养和免疫缺陷动物人源肿瘤组织异种移植。肿瘤细胞培养的确提供了研究特定患者肿瘤细胞特性及其对药物敏感性的机会,但并非所有肿瘤均能成功体外扩增,另外,体外单一肿瘤细胞培养使其丧失了与肿瘤微环境中其他组分的相互作用,而肿瘤微环境对肿瘤的发生发展以及对药物的反应性决定至关重要。同样,人源肿瘤组织异种移植至免疫缺陷小鼠中也存在类似的问题,一方面移植成功率较低,另一方面免疫缺陷小鼠形成的肿瘤微环境与患者体内环境相差较大,可能导致肿瘤组织发生小鼠样进化[4]。 1 类器官在肿瘤研究中的发展 近年来,组织器官3D培养技术发展迅猛。2009年,Hans Clevers实验室将单个LGR5+小肠干细胞种植于含有R-spondin1、EGF、BMP抑制剂等干细胞维持因子的基质胶中,发现干细胞增殖分化,形成了具有增殖隐窝和高分化绒毛的类小肠结构[5]。随后,该实验室在小鼠小肠干细胞成类器官技术的基础上,进一步加入Wnt3A nicotinamide、Alk抑制剂及p38抑制剂,实现了人结直肠肿瘤类器官培养[6]。同年,Eduard Batlle实验室分离出人大肠EPHB2高表达干细胞,并在体外3D培养中使单个细胞分化成为具有维持长期自我更新和多向分化潜能的大肠隐窝结构[7]。随后,包括前列腺[8, 9]、味蕾[10]、食管[11]、输卵管[12]、肝脏[13]、胰腺[14]、胃[15]、唾液腺[16]和乳腺[17]等在内的多个器官均成功在体外获得正常组织或肿瘤的类器官(图一)。由此可见,利用目前对肿瘤细胞和肿瘤微环境相互作用机制的认识,从肿瘤病人样本出发,通过加入多种细胞因子或小分子抑制剂,构建出患者特异性的肿瘤类器官,用于新药筛选和药物敏感性研究是可行的。 相比于传统2D培养和肿瘤组织异种移植,肿瘤类器官一方面构建成功率明显增高,且可长期低成本快速培养,便于基因修饰和大规模药物筛选等;另一方面,3D培养保留了肿瘤的组织特性,在研究过程中不会丢失肿瘤微环境的影响作用,为肿瘤药物研发提供更真实的环境。目前已经成功构建出包括结直肠癌、乳腺癌、胰腺癌、前列腺癌、肝癌、胃癌等在内多种组织的肿瘤类器官。常用的肿瘤类器官构建技术有两类,一种是通过诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)分化而来,另一种是直接来源于肿瘤组织。iPSCs来源的肿瘤类器官构建成功与否很大程度上依赖于肿瘤类型,操作更复杂,由此导致构建效率较低。此外,依靠iPSCs分化获得的肿瘤类器官也会丢失肿瘤微环境的复杂性。因此,直接通过肿瘤组织培养或干细胞分化,辅以细胞因子、肿瘤基质等补充,是肿瘤类器官研究的发展趋势。 肿瘤类器官对源肿瘤组织异质性的保存是类器官研究的核心基础。研究发现,肿瘤组织体外类器官培养可以获得大量不同特性的肿瘤类器官,单个类器官分析结果也表明同一肿瘤来源的类器官的异质性[18]。与此同时,组织化学分析发现肿瘤类器官内部即存在与源肿瘤相似的组织结构,通过原位DNA分析进一步证实类器官中同样存在源肿瘤相同的基因突变位点[18]。由此可见,肿瘤类器官在基因、转录、代谢、细胞和组织学上均较高水平地重现了其来源肿瘤的多样性和复杂性。更重要的是,体外培养过程对肿瘤类器官不会呈现明显均一化[19, 20]。但也有研究利用荧光标记不同突变体实验发现,大肠癌肿瘤类器官体外培养30-40天后,类器官会被某一种荧光标记的细胞主导,意味着培养过程中的确出现了特定突变体细胞优势生存的现象[21]。但这一现象并非体外类器官培养所独有,在体肿瘤中各类突变体也非均匀分布。由此说明肿瘤类器官确实在很大程度上模拟了在体肿瘤的各方面特性,是目前肿瘤基础研究和临床应用之间相互转换跨越的桥梁。 2 类器官在肿瘤发生发展机制研究中的应用 肿瘤的发生初始于细胞基因突变的累积,大量临床数据和实验室结果都显示正常个体内即存在大量的突变,且这些突变与年龄、生存环境、生活方式等均有一定的相关性,但并非所有的突变都会诱发肿瘤,不同组织对突变的耐受程度也不同。虽然已经有许多细胞和动物实验阐明从突变到肿瘤生成的关键因素和决定机制,由于无法监测和干预人体内肿瘤发展最初期的过程,目前对人体内肿瘤发生发展的认识还非常粗浅。类器官培养技术的兴起,为研究人体正常组织向肿瘤组织转变的过程提供了可能。 统计预测发现高达五分之一的肿瘤与感染相关[22],虽然从感染到肿瘤的发展过程已有研究加以证明,但具体发生机制,尤其在人体内是如何进展的尚不明确。将病原体与健康组织类器官共培养,观察在感染情况下健康组织的突变起始和累积过程,评估感染作为肿瘤危险因子的相关性。如胃类器官可作为研究幽门螺旋杆菌在胃癌发生中作用机制的载体,精细观察幽门螺旋杆菌在胃上皮细胞的定植和克隆,及其对胃上皮细胞在基因、转录和蛋白水平的影响。结果显示在幽门螺杆菌注入能引起胃类器官发生强烈的炎症反应[23],而慢性炎症与肿瘤发生有着密不可分的联系。此外,沙门氏杆菌与胆囊癌、人乳头状瘤病毒与宫颈癌、乙型肝炎病毒与肝癌等等,均可利用相应组织的类器官,研究病原体与宿主细胞之间的相互作用及致瘤机制。由于感染诱发肿瘤往往是一个长期慢性的过程,且伴随炎症的发生,因此,一方面类器官的长期稳定培养是前期基础,另一方面,在上皮细胞构建的类器官基础上,引入免疫系统和组织基质也是类器官应用的重要需求。 除了感染,肿瘤危险因素还包括年龄、家族史、物理化学诱变因素等,而这些因素诱导的突变累积是一个长期存在的过程。通过分析比较不同年龄供体来源、不同组织类器官中的突变体发现,体内的确以平均每年新增40个突变位点的速度在累积,且不同组织间突变模式相差较大,这可能是由于不同组织中细胞更新增殖水平相差较大,而细胞快速增殖过程中DNA复制为基因突变创造了先决条件[24]。值得注意的是,同一组织不同个体间突变频率和范围差异均较小,在一定程度上解释了肿瘤发生与年龄的相关性[24]。但不同个体间肿瘤发生的类型、进展速度等各不相同,因此,突变频率和突变模式并非决定肿瘤发生发展的唯一因素,而在肿瘤已经发生之后,突变累积和筛选已经完成,无法追踪到最初始的突变特性。在类器官培养健康组织的基础上,利用各种诱变因子诱导健康组织向肿瘤转化,将极大地加速对肿瘤发生过程的研究。 不管是感染、物理化学诱变剂或是年龄增长导致肿瘤发生,最终都是由于基因突变发生和累加导致正常细胞癌变。因此,结合类器官培养和基因修饰技术可以快速建立肿瘤体外模型,研究肿瘤的发生发展过程。Drost实验室第一次在正常大肠类器官中通过CRISPR技术引入常见的大肠癌突变基因,如APC、TP53、KRAS和SMAD4,研究不同突变体在初始阶段对肿瘤发生的影响[25]。结果显示,突变后的肠类器官生长不依赖于肠干细胞生长维持因子EGF、WNT、R-spondin 1和noggin等,与此同时,他们还发现APC和TP53的突变是导致染色体不稳定和形成多倍体的关键因素[25]。将基因修饰后的肿瘤类器官皮下移植至免疫缺陷小鼠可以存活,但不会发生转移。而如果将上述诱导的肠癌类器官移植在小鼠盲肠,肿瘤会向肝脏和肺部转移[26, 27]。这一现象说明肿瘤转移需要特定组织微环境的支持,也提示虽然肠癌类器官的生长不依赖于肠干细胞维持因子,这些因子在肿瘤转移过程中必不可少。 肿瘤类器官以其特性模拟人肿瘤组织、可大规模长期稳定培养、容易基因修饰、处理因素可控和表型观察便捷的特性,成为肿瘤基础研究中替代人而又超越实验动物的有力工具。此外,肿瘤类器官作为体外培养体系,非常利于结合最新技术如基因修饰、单细胞分析、高分辨率电子/光学影像等联合应用,将突破肿瘤研究完全依赖于动物实验的时间、技术瓶颈。 3 类器官在肿瘤治疗策略研究的应用 肿瘤治疗是目前生物医学领域最大、最急迫的难题之一。一方面实验室研究越来越多,另一方面新药临床转化效率却依然低下。类器官培养为肿瘤药物快速有效研发提供了新的技术平台。有研究认为肿瘤类器官敏感的药物超过80%的可能性对应的肿瘤患者对该药也敏感,而在肿瘤类器官上无治疗效果的化疗药物对该肿瘤患者也无效。 随着类器官培养技术的迅速发展,越来越多的实验室和医院开始有意识地采集肿瘤类器官及其对应的健康组织类器官,并运用合适的冻存传代方法进行大规模保存,形成类器官库。根据患者信息、组织来源、基因表型等多个方面对类器官进行归类,使之成为公共的肿瘤研究资源,用于评测抗肿瘤药物的肿瘤杀伤效果和正常组织毒副作用。最早于2011年Masahiro Inoue实验室尝试大规模采集肿瘤组织体外成球培养保存[28],但这一培养方法无法实现正常组织的长期保存。2015年,Hans Clevers团队第一次成功构建了20个结直肠癌患者来源的肿瘤与对应正常组织类器官库[18]。利用这些类器官样本,他们发现只有WNT 拮抗剂泛素连接酶RNF43突变的肿瘤类器官表现出对WNT分泌抑制剂的敏感性[18]。同时,结合类器官的突变表型和药物筛选,他们一方面验证了已知的突变体与特定药物的相关性,另一方面还发现了多个对肿瘤具有杀伤作用的化学药物。此外,由于正常组织类器官对照的存在,在验证药物肿瘤杀伤作用的同时,也能评估其对正常组织的毒副作用,最终选择出肿瘤杀伤强、毒副作用小的化疗药物用于临床。更重要的是,这一类器官库除了用于药物筛选,还被其他项目利用,从基因组和蛋白组学对不同个体肿瘤类器官与正常组织类器官进行对比分析[29],实现对患者肿瘤状态的精准评估,为肿瘤的个性化治疗提供参考信息。目前已有包括结直肠癌、胰腺导管腺癌、乳腺癌、前列腺癌、肝癌等在内的多个组织肿瘤类器官库,尤其是结直肠癌与乳腺癌,类器官库中患者数目已达到上百个,为肿瘤新药大规模筛选和临床前研究奠定了基础。 借助于肿瘤类器官与对应健康组织类器官库的建立,同时基于肿瘤类器官对药物肿瘤杀伤效果预测的准确性,可以在制定肿瘤患者治疗策略前,一方面通过检测肿瘤类器官的突变体类型,确定可能起作用的候选药;另一方面利用肿瘤类器官对药物进行筛选,获得在类器官上对肿瘤有杀伤作用而对健康组织毒副作用较小的药物,应用于临床,真正实现肿瘤的个体化治疗。这一策略不仅适用于化疗药物的选择,更有利于免疫疗法的有效性评估。与化疗药物的普遍性杀伤不同,免疫疗法具有较高的特异性,更需要直接来源于患者的样本进行临床前检测。利用肿瘤类器官与免疫细胞共培养,可以快速有效地检测免疫细胞对肿瘤细胞的杀伤作用。研究发现特定T细胞亚群与乳腺癌肿瘤类器官共培养后,可以显著性杀伤三阴性乳腺癌细胞[30]。最近,Emile E. Voest实验室利用外周血单个核细胞与肺癌或结直肠癌肿瘤类器官共培养诱导出一群肿瘤特异性T细胞[31]。进一步研究发现这群肿瘤杀伤性T细胞不会攻击正常组织类器官[31],说明通过肿瘤类器官中的新抗原表位获得杀伤细胞用于临床肿瘤个体化免疫治疗具有很好的应用潜能。 4 展望 类器官在肿瘤研究中的应用目前尚处于起步阶段,但不管是在基础研究还是临床转化,均获得了很好的研究成果。相对于肿瘤细胞系培养和小鼠异种移植,类器官具有培养成功率高、能快速获得大规模资源库、同时可以采集对应的正常组织对照、最接近患者真实信息等多个优势,但目前类器官培养也存在许多问题亟待解决。首先虽然类器官本身去除了异种移植鼠源进化的问题,但目前3D培养用的基质胶来源于小鼠,且一些类器官培养还需要加小牛血清等动物源物质,可能对细胞性质与药物筛选过程中的反应性有未知的影响。因此,无血清培养基、非动物来源基质胶等是目前类器官研究的重点之一。此外,利用成体干细胞培养获得的类器官成分依然比较单一,血管、基质和免疫系统均缺失,也有许多研究关注于类器官中肿瘤微环境的构建。最后,目前仅仅上皮细胞源肿瘤成功构建了类器官,而非上皮细胞类肿瘤如血液细胞肿瘤是否能进行类器官培养尚且未知。虽然类器官培养在肿瘤研究中还存在一定的问题,但这一技术的确搭建了从基础到临床转化的快速通道,为肿瘤新药研究和个体化治疗提供了新的平台。 参考文献 1. Bray,F., et al., Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence andmortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin, 2018. 2. Ledford,H., Translational research: 4 ways to fix the clinical trial. Nature, 2011.477(7366): p. 526-8. 3. Uhl,E.W. and N.J. Warner, Mouse Models as Predictors of Human Responses:Evolutionary Medicine. Curr Pathobiol Rep, 2015. 3(3): p. 219-223. 4. Ben-David,U., et al., Patient-derived xenografts undergo mouse-specific tumor evolution.Nat Genet, 2017. 49(11): p. 1567-1575. 5. Sato,T., et al., Single Lgr5 stem cells build crypt-villus structures in vitrowithout a mesenchymal niche. Nature, 2009. 459(7244): p. 262-5. 6. Sato,T., et al., Long-term expansion of epithelial organoids from human colon,adenoma, adenocarcinoma, and Barrett's epithelium. Gastroenterology, 2011.141(5): p. 1762-72. 7. Jung,P., et al., Isolation and in vitro expansion of human colonic stem cells. NatMed, 2011. 17(10): p. 1225-7. 8. Karthaus,W.R., et al., Identification of multipotent luminal progenitor cells in humanprostate organoid cultures. Cell, 2014. 159(1): p. 163-175. 9. Chua,C.W., et al., Single luminal epithelial progenitors can generate prostateorganoids in culture. Nat Cell Biol, 2014. 16(10): p. 951-61, 1-4. 10. Ren,W., et al., Single Lgr5- or Lgr6-expressing taste stem/progenitor cellsgenerate taste bud cells ex vivo. Proc Natl Acad Sci U S A, 2014. 111(46): p.16401-6. 11. DeWard,A.D., J. Cramer, and E. Lagasse, Cellular heterogeneity in the mouse esophagusimplicates the presence of a nonquiescent epithelial stem cell population. CellRep, 2014. 9(2): p. 701-11. 12. Kessler,M., et al., The Notch and Wnt pathways regulate stemness and differentiation inhuman fallopian tube organoids. Nat Commun, 2015. 6: p. 8989. 13. Huch,M., et al., Long-term culture of genome-stable bipotent stem cells from adulthuman liver. Cell, 2015. 160(1-2): p. 299-312. 14. Boj,S.F., et al., Organoid models of human and mouse ductal pancreatic cancer.Cell, 2015. 160(1-2): p. 324-38. 15. Bartfeld,S., et al., In vitro expansion of human gastric epithelial stem cells and theirresponses to bacterial infection. Gastroenterology, 2015. 148(1): p. 126-136e6. 16. Maimets,M., et al., Long-Term In Vitro Expansion of Salivary Gland Stem Cells Driven byWnt Signals. Stem Cell Reports, 2016. 6(1): p. 150-62. 17. Sachs,N., et al., A Living Biobank of Breast Cancer Organoids Captures DiseaseHeterogeneity. Cell, 2018. 172(1-2): p. 373-386 e10. 18. vande Wetering, M., et al., Prospective derivation of a living organoid biobank ofcolorectal cancer patients. Cell, 2015. 161(4): p. 933-45. 19. Pauli,C., et al., Personalized In Vitro and In Vivo Cancer Models to Guide PrecisionMedicine. Cancer Discov, 2017. 7(5): p. 462-477. 20. Schutte,M., et al., Molecular dissection of colorectal cancer in pre-clinical modelsidentifies biomarkers predicting sensitivity to EGFR inhibitors. Nat Commun,2017. 8: p. 14262. 21. Fujii,M., et al., A Colorectal Tumor Organoid Library Demonstrates Progressive Lossof Niche Factor Requirements during Tumorigenesis. Cell Stem Cell, 2016. 18(6):p. 827-38. 22. DeFlora, S. and P. Bonanni, The prevention of infection-associated cancers.Carcinogenesis, 2011. 32(6): p. 787-95. 23. McCracken,K.W., et al., Modelling human development and disease in pluripotentstem-cell-derived gastric organoids. Nature, 2014. 516(7531): p. 400-4. 24. Blokzijl,F., et al., Tissue-specific mutation accumulation in human adult stem cellsduring life. Nature, 2016. 538(7624): p. 260-264. 25. Drost,J., et al., Sequential cancer mutations in cultured human intestinal stemcells. Nature, 2015. 521(7550): p. 43-7. 26. Fumagalli,A., et al., Genetic dissection of colorectal cancer progression by orthotopictransplantation of engineered cancer organoids. Proc Natl Acad Sci U S A, 2017.114(12): p. E2357-E2364. 27. Fumagalli,A., et al., A surgical orthotopic organoid transplantation approach in mice tovisualize and study colorectal cancer progression. Nat Protoc, 2018. 13(2): p.235-247. 28. Kondo,J., et al., Retaining cell-cell contact enables preparation and culture ofspheroids composed of pure primary cancer cells from colorectal cancer. ProcNatl Acad Sci U S A, 2011. 108(15): p. 6235-40. 29. Cristobal,A., et al., Personalized Proteome Profiles of Healthy and Tumor Human ColonOrganoids Reveal Both Individual Diversity and Basic Features of ColorectalCancer. Cell Rep, 2017. 18(1): p. 263-274. 30. Zumwalde,N.A., et al., Analysis of Immune Cells from Human Mammary Ductal EpithelialOrganoids Reveals Vdelta2+ T Cells That Efficiently Target Breast CarcinomaCells in the Presence of Bisphosphonate. Cancer Prev Res (Phila), 2016. 9(4):p. 305-16. 31. Dijkstra,K.K., et al., Generation of Tumor-Reactive T Cells by Co-culture of PeripheralBlood Lymphocytes and Tumor Organoids. Cell, 2018. 174(6): p. 1586-1598 e12.