日前,一场名为 “对话‘地表最有钱的科学家’” 的直播引起了广泛关注,这场直播邀请了美国三院院士、麻省理工学院 David H. Koch 学院教授 Robert Langer,浙江大学药学院院长顾臻教授、斯坦福大学博士后赵传真,学术界的 “老中青” 三代人畅聊药物递送中的领先威廉希尔官方网站 。
Robert Langer 集教授、科学家、企业家、发明家等多重身份于一身,被誉为 “全球组织工程领域的第一人”。43 岁时,Robert Langer 成为有史以来最年轻的三院院士。在学术界,Robert Langer 已经发表 1200 多篇研究论文,被谷歌学术列为历史上被引用次数最多的学者;在产业界,他还创办了 40 余家公司,包括全球 mRNA 疫苗三巨头之一的 Moderna等。
顾臻是药物制剂及生物材料领域的国际知名学者,于去年受聘为浙江大学药学院院长。他 2010 年于加州大学洛杉矶分校(UCLA)获得工学博士学位,师从 Yi Tang 教授;同年博士后获聘于麻省理工学院化工系 / Koch 癌症综合研究院、哈佛大学医学院,师从 Robert Langer 教授。
这场对话由 iCANX Talks 组织,iCANX Talks 是北京大学信息科学威廉希尔官方网站 学院张海霞教授发起的英文版全球在线科技直播(Global online Science Talks),每周邀请 2-4 位世界一流科学家进行在线科技讲座。
在这场对话中,首先,Robert Langer 教授就其在药物缓释工具方面的研究进展进行了专题演讲;随后,Robert Langer 、顾臻、赵传真进行了讨论并回答相关问题。
以下为基于原意修改的演讲实录:
源于同事的一个“idea”
一切要从我的研究生涯谈起。
当时,我的同事有一个很有意思的想法——通过阻止血管生成抑制肿瘤生长,这个想法在 1971 年刊登在了《纽约时报》上。我们当时预计这种方法有望为癌症治疗带来了新的解决方案。
一般来说,肿瘤生长有 3 个阶段,当肿瘤细胞长到到第三个阶段,它们就会演变为上百万个细胞的增长。
以下是第一张幻灯片,从幻灯片的左下角向右上角看,你可以看到肿瘤在血管中越长越多的整个过程。从左下角肿瘤刚刚形成,沿着右上角方向,肿瘤细胞越来越多,几乎填满我们的整个血管,继而血管发生纤维化。
随着血管的纤维化,患者的脏器组织会受到一定的影响,肿瘤器官也会随着扩散转移到人体的其他部位。基于这一演变,我的同事提出一种全新的癌症治疗方法——如果可以阻止这些血管的生成,可能就可以治疗癌症了。
我们的工作就是去证明这一概念是否可行以及如何阻止血管的生成。
首先,我们找了一切可以阻止血管生成的材料,这张幻灯片中展示了我们的所采取的方法,我们在实验室中提取了小兔子的软骨。我把软骨的白色部分提取和纯化出来,继续实验,每周要工作近 50 个小时,发表我们的论文。
第二个问题是,如何验证正确性和合理性?
我们采用兔子做试验,将肿瘤植入兔子的眼睛中。这样随着肿瘤的扩增,我们可以通过测量眼睛血管的宽度选择合适的聚合物。我们的思路是利用聚合物递送大分子药物。
但是,当时用于药物缓释系统的聚合物基体只能用于递送小分子化合物,对大分子药物束手无策。
为了找到能够递送大分子药物的材料,我们在实验室花费了 2-3 年时间,不断尝试用不同的威廉希尔官方网站 、材料、公式等进行试验。即使尝试了近 200 种方式,仍然没有找到有效的材料。
当时,所有人都和我们说你们的方法行不通,但是我们还是坚持尝试。最后,我们找到了可行的方案,下面我来给大家展示一下。
这篇论文最终于 1976 年发表在 Nature 上面。我们发现,我们可以把用某些特定的方式制备这些微球,或者制备各种尺寸的微球,并用来它们递送任何东西。它不仅可以用来递送 RNA 或者 DNA ,还可以用来递送肽和蛋白质。我们证明了可以利用化学工程建模的方式长效释放这些物质。
我至今仍然记得,那一年我 27 岁,第一次介绍这项工作是在密歇根州米德兰市一场大型会议上,当时很多人都认为这项研究很荒谬。后来申请项目基金时,前九次申请都以失败告终,他们觉得我对生物学一无所知,甚至对学院没有任何意义。
不过,我们在 1976 在 Science 上发表了相关论文,阐释了如何阻止血管生成。下图看到的是将肿瘤植入兔子眼睛九周后,血管的生长情况。
后来又花了 28 年时间,投入了数十亿的资金才最终做出了通过 FDA 审查的血管生成抑制剂。这些血管生成抑制剂被批准用于治疗癌症,而且不限于癌症,比如说是糖尿病视网膜病变等。下面是部分被 FDA 批准的药品名单。随后,我们的抗血管生成药物通过了审查并获得了相应的专利。
多种药物递送方式
下一张幻灯片中展示的是目前市场上的各种递送系统。不仅是我的公司,还有很多其他公司都在研发递送系统,目前已经有很多药物递送系统应用于治疗前列腺癌、心脏病、阿片类药物成瘾、精神分裂症,还有很多其他疾病的过程中。
我们利用纳米颗粒递送药品,这些纳米颗粒不仅可以像抗癌药物一样释放小分子,而且它们为全新的疗法铺平了道路,例如运送小核酸药物 siRNA 甚至是大核酸药物 mRNA 等。
我们于 2010 年联合创办了一家利用mRNA疗法治疗疾病的公司 Moderna ,它是全球 COVID-19 疫苗研发领域最领先的 mRNA 公司之一。Moderna 实际上有 14 种处于临床试验阶段的 mRNA 疗法,包括 COVID-19 疫苗在内所有mRNA疫苗必须使用纳米颗粒。因为,mRNA 极不稳定,如果直接将 mRNA 导入体内,mRNA 很快会被降解掉。因此,需要用纳米颗粒将 mRNA 包裹起来,保护它们不被降解,并将其递送到细胞中,从而制造出疫苗或其他产品。
下面,我想讲一种不同的递送系统——一种植入性芯片,这是由我的学生 John Santini 开发的一种药物输送装置,由微型芯片阵列组成的设备,能够储存数百治疗剂量的药物。我们共同创办了美国微芯生物威廉希尔官方网站 公司(Microchips Biotech),主要通过植入微型芯片向患者注射药物。我们研制的微芯片里边包含了“数百个针头巨细的医治计划储备库”,这些医治计划在遇到电流后会被释放出来。
我们对于微芯片药物递送系统的研究发表在了Nature上,下面是不同时间内不同药物分子释放的比率。
下一张幻灯片,大家可以看到这种芯片可以提供一种个性化癌症治疗方案。植入体内以后 24 小时以后,我们可以观察到哪种药可以杀伤肿瘤,同时反馈给我们应该选择哪种治疗方法,以及所服用药品的疗效如何等情况。最后,反馈给患者精准适合的抗癌药物。相关成果发表在 Science Translational Medicine 上。
目前,这种微芯片已经在丹娜—法伯癌症研究所、纪念斯隆-凯特琳癌症中心以及 MD 安德森癌症中心等进行临床试验。
下一张幻灯片,我想分享一些多孔气雾剂在吸入治疗的优势。
下一张幻灯片展示了每次机体通过胃或胃肠道递送物质的场景,胰岛素或 RNA 和 DNA 等大分子无法通过胃粘膜。如何开发口服给药的大分子药物递送系统?
大家可以看到我们的方法是——自定位方式(self-orienting)。
下一张幻灯片展示了我们的技巧,实际上我们的递送方式灵感来源于“豹龟”。我可以演示给你们看,我拿着 ipad,然后把这个药片扔下去,无论我怎么扔,它总是这样着陆而不是以另一种方式着陆,之所以这样着陆是因为重量分布,你可以这样做一千次,得到的结果都一样。
这个“豹龟”就像听见了咒语一样,总是以这种方式着陆,我们的药片也会像豹龟这种方式进入胃壁,然后就可以释放药物了。
此外,我们不仅可以递送药物,还可以递送细胞,我们正在进行类器官研究。把干细胞放在聚合物支架上,在生物反应器中生长,然后利用干细胞制造任何组织。
以下内容节选自 Robert Langer 、顾臻、赵传真对相关问题的讨论:
主持人:你认为未来几年药物递送能克服血脑屏障吗?
Robert Langer:我认为会的,而且人们已经在这么做了。
这方面的工作很有意思,我认为如果很小比例的药物能够安全通过,就存在治疗一些疾病的可能。但这仍旧是个未解决的问题。
主持人:如何平衡出版论文和申请专利之间的关系?
Robert Langer:这是我们一直在做的事情。我们会把做的所有工作都出版,同时也会申请专利。申请专利有时候可以用到论文早期的草稿,这二者并没有什么冲突。
主持人:创办一家公司需要哪些要素?
顾臻:大概 10 年前,一篇关于拥有很多威廉希尔官方网站 的公司如何成功起步的文章中提到,其中有 3 个因素至关重要:专利、论文和平台威廉希尔官方网站 ,这三者是缺一不可的。
Robert Langer:我也认为这些很重要。除此之外,我觉得一个优秀的首席执行官才是关键。我们看一些成功的公司时会发现这一点,而不太成功的公司,情况则刚好相反。
赵传真:很多人在科学教育上很成功,发表很多期刊论文、有很大的影响力,然而在生产产品时却没有成功。你认为一个公司成功的关键是什么?
Robert Langer:就像我前面提到的,拥有优秀的商业人才和首席执行官是非常非常重要的,公司的成功需要一个团队而不仅仅是一个人的努力。这是医学界,同时也是商业、金融界都需要面对的问题。
另外,是不是有人能够陪你坚持也很重要,尤其在医学界。你投入了很多时间、精力和资金,但很有可能最后是行不通的。
顾臻:我也有一个问题想问下 Robert,在药物递送领域,你认为最令人兴奋的方向是什么?
Robert Langer:好的方向有很多,我们下一个要尝试的是穿过血脑屏障。我认为基因治疗、基因编辑这些都是很智能的系统,可以做的很多。
编辑:lyn
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原文标题:Robert Langer最新对话: 能够同时递送药物和细胞,下一步要尝试穿过血脑屏障
文章出处:【微信号:deeptechchina,微信公众号:deeptechchina】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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