干货分享 ｜ 一文解析∶ GMP 小分子在细胞治疗中的具体应用 ｜ MCE

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如何保证细胞和基因疗法 (CGT) 的长期有效性和安全性？如何实现成本效益高且可扩展的生产工艺？GMP 小分子的应用是克服这些障碍的关键方法，在 CGT 的多个过程中发挥重要作用。本期就随小M一起看下 GMP 小分子在细胞治疗中具体可以发挥哪些作用~

GMP (Good Manufacturing Practice) 是药品生产和质量管理的基本准则。GMP 级别小分子化合物是细胞疗法生产中的辅助试剂，可用于干细胞治疗、基因治疗和免疫治疗，但不会出现在最终产品中，保证细胞治疗的安全性。

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GMP 小分子与干细胞治疗

干细胞治疗即诱导干细胞分化为特定类型的成体细胞 (如神经细胞，胰岛细胞)，移植进入人体替换病变的细胞发挥功能，达到治疗疾病的目的。干细胞疗法因其有望治愈多种疾病 (神经退行性疾病、糖尿病、癫痫、癌症、心力衰竭和眼部疾病等) 的巨大潜力而备受瞩目。早期使用病毒转导系统引入重编程因子，存在致癌风险，且重编程效率低。相比之下，小分子化合物可以弥补这些缺陷，具有易于使用且方便，作用快，稳定性好，成本低，过程可控，安全性高等优势。这些属性使小分子在干细胞治疗和再生医学发展中展现了巨大前景。

图 1. 小分子化合物在干细胞疗法中的应用[1]。

在干细胞治疗中，小分子化合物可用于干细胞的重编程、扩增和分化。比如，小分子化合物 JNKIN8、CHIR99021、DZNep 等诱导人类体细胞化学重编程为多能干细胞 (hCiPSC)，将诱导时间从约 50 天大大缩短到最短 16 天，VTP50469 和 CX4945 等的组合可将重编程效率从 0.016% 显著提高到 8.75%。在诱导产生神经细胞中，小分子化合物 SB-431542、LDN193189、XAV-939、SU5402、DAPT 和 Mirdametinib (PD0325901) 加速诱导干细胞定向神经分化，缩短分化时间，分化产生的神经细胞的电生理特性和基因表达模式与人类 iPSC 衍生的神经元和转录因子诱导的神经元相似。

研究者进一步在源自阿尔茨海默病患者的真皮成纤维细胞中进行测试，发现源自阿尔茨海默病患者的诱导细胞表现出与正常重编程细胞相似的神经元特征，这一结果展示了通过生成患者特异性神经元细胞用于治疗神经退行性疾病的巨大潜力。在诱导产生胰岛细胞中，CHIR99021 等可用于从人类化学诱导多能干细胞 (hCiPSC) 生成胰岛 (hCiPSC-islets)，用于治疗糖尿病。

               

图 2. 小分子化合物作用于信号通路重要蛋白影响细胞命运决定[2]。

GMP 小分子用于细胞治疗的机制通常是作用于细胞命运决定相关信号通路中重要蛋白，作为靶蛋白的抑制剂等发挥作用。以 CHIR99021 用于重编程为例，Wnt 通路在细胞命运决定中起着重要作用。CHIR99021 通过抑制 GSK3 激活 Wnt 信号通路。在 Wnt 信号传导过程中，GSK-3 与 β-catenin 结合并通过磷酸化降解 β-catenin，从而抑制转录。CHIR99021 选择性抑制 GSK-3，使 β-catenin 进入细胞核并进行转录。由于该转录的靶基因由与细胞周期相关的基因组成，因此 CHIR99021 可诱导干细胞的自我更新。

图 3. 小分子化合物诱导重编程在临床治疗中的作用方式[2]。

通过使用 GMP 小分子对体细胞进行体外重编程来产生所需的细胞，然后将这些细胞扩增并移植到患者体内。小分子介导的重编程技术为细胞治疗、药物筛选、个性化医疗、疾病建模以及再生医学提供了新策略。

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GMP 小分子与基因治疗

基因治疗通常是利用基于病毒的载体将遗传物质递送至患者体内细胞。基因治疗可以永久性地纠正遗传性疾病，例如，通过递送功能齐全的基因来纠正致病突变的影响。

图 4. 蛋白酶体抑制剂在基因疗法中的应用[3]。

在基因治疗中，小分子化合物可用于在优化病毒载体的生产，提高病毒载体滴度。比如使用蛋白酶体抑制剂，如 Bortezomib、Carfilzomib、M344、MG132 等，已被证明可以增强 AAV 载体的转导率。

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GMP 小分子与免疫疗法

免疫疗法是通过激活或增强人体自身免疫系统来识别和攻击病原体、肿瘤细胞及其他有害细胞的一种治疗方法。目前主要应用于癌症治疗，也用于某些传染病和自身免疫性疾病的治疗。

               

图 5. 小分子化合物在免疫疗法中的应用[4]。

在免疫疗法中，小分子化合物在体外扩增工程化的 T 细胞中发挥着重要作用。如 PI3K 抑制剂 (如 Idelalisib) 和 AKT 抑制剂 (如 AKT 抑制剂 VIII) 已被用于抑制体外扩增过程中 T 细胞的分化，维持 T 细胞的扩增，且经 PI3K 或 AKT 抑制剂处理的 T 细胞在体内表现出增强的持久性和肿瘤清除率。另外，小分子化合物 Dasatinib、JQ1、TWS119 等也被报道在体外 T 细胞培养中发挥着调节 T 细胞表型的作用。

关于 MCE

MedChemExpress (MCE) 提供多种功能的 GMP 小分子，覆盖干细胞治疗、基因治疗和免疫治疗。MCE 提供的 GMP 小分子严格遵守 cGMP 指南，保证小分子化合物的安全、可靠、稳定和高质量，确保在细胞治疗的安全性。如有需要，MCE 还能提供相关的研发数据和资料，支持从 IND 到 NDA 过程中的申报工作和现场审计。此外，MCE 还提供 GMP 小分子的定制合成服务，如有需要欢迎与我们联系。

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[3] Dou QP, et al. Overview of proteasome inhibitor-based anti-cancer therapies: perspective on bortezomib and second generation proteasome inhibitors versus future generation inhibitors of ubiquitin-proteasome system. Curr Cancer Drug Targets. 2014;14(6):517-36.

[4] Brayshaw LL, et al. The role of small molecules in cell and gene therapy. RSC Med Chem. 2020 Dec 24;12(3):330-352.

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