关键要点

  • 我们正处于科学下一个主要转变的悬崖上,因为它与医学有关
  • 大量可用的DNA序列信息正在推动生物学发现和寡核苷酸疗法
  • 精密医学已经在改变我们治疗疾病的方式,预计将在未来几十年中取得显着进步
关键要点

20世纪通常被称为技术的世纪 - 爆炸了技术进步的爆炸,完全重塑了现代生活。

如今,发现和发展的激增仍在继续,特别是在生物学方面。未来我们的同行很有可能会回顾21世纪的生物学世纪。1

在小鼠模型中携带微RNA到乳腺肿瘤靶的自组装纳米颗粒

在小鼠模型中,将微RNA携带到乳腺肿瘤靶标的自组装纳米颗粒。

DNA序列:生物学的基石

一个明显的希望的大趋势是出现广泛的DNA序列信息作为生物发现中的驱动力。包括精密药物和细胞制造在内的技术有望将DNA序列信息转变为具有显着力量的工具。

精密医学是在分子水平上理解和治疗疾病的能力,它正在推动肿瘤学等领域的革命性变化。在这里,癌症亚型分类和治疗正在从肺,乳腺或结肠等起源器官转变为其生物标志物突变的存在或不存在(例如,EGFR,HR+/HER2,BRAF)。

细胞制造(用于实际目的的细胞的能力)也持有并转化工业生物技术。传统上通过石化过程产生的许多化学物质和材料现在是工程生物细胞的产物。除了序列信息外,细胞制造还需要深入了解细胞代谢和相互依赖性,这通过大量代谢组信息通过质谱的进步而加速。

RNA分子的插图

RNA分子的插图。

精确医学和人类序列信息

精密医学旨在通过添加先前缺失但关键因素来改善治疗结果 - 通过检查其相关分子信息的患者的独特生物学被纳入治疗方程。虽然本文侧重于基因组序列,但通过精确药物启用的治疗结果是广泛的,包括蛋白质组学,代谢组,脂肪组和糖分子信息。

以下示例以遗传序列为精确医学的驱动力,并说明其覆盖范围是如何为有益于数百万,数千人甚至一名患者的精确疗法的潜力。在每种情况下,新的治疗性是一种寡核苷酸,即RNA或DNA的短序列(少于100个碱基对),可以通过多种功能机理与其靶标相互作用。

大趋势影响的关键例子:心血管疾病

通过对PCSK9基因的测序来治疗心血管疾病,正在发现该基因的各种突变与高密度脂蛋白(LDL)胆固醇水平有关,这是多种疾病的因素。知道该基因发挥作用的知识 - 高LDL水平不仅仅是饮食不佳的问题 - 促进了Clisisiran的发展,Canceiran是一种小型或短的干扰RNA(siRNA)治疗,其作用是使PCSK9基因和效果保持沉默LDL胆固醇水平的临床显着降低。

LDL颗粒与细胞膜上的LDL受体结合

LDL颗粒与细胞膜上的LDL受体结合。

原则上,这种基于序列的洞察力有可能影响数百万患者的生活,而该药物(诺华/alnylam)在欧洲得到了批准,现在已获得USFDA的批准。必须知道哪些患者在PCSK9基因中具有突变,以鉴定内利亚治疗的候选者。

大趋势影响的关键示例:多神经病

在治疗一种令人衰弱的疾病中,已取得了进展,称为遗传性甲状腺素蛋白介导的淀粉样变性。经甲状腺素(TTR)基因的测序揭示了突变,这是一个重要的因素,开放了靶向基因的治疗策略的可能性。通过Alnylam的Onpattro(Patisiran)治疗FDA批准的第一种siRNA药物 - 发现该基因有效地使该基因保持沉默,从而逆转了大多数患者的多发性神经病的进展,并改善了成千上万患者的生活质量。2Alnylam的首席技术运营和质量官Al Boyle博士说:“我们只是看到冰山一角如何关闭siRNA Therapeutics如何关闭引起疾病或导致疾病的特定基因,从而改变了患者的生活。罕见和普遍的疾病。”

大趋势影响的关键例子:巴顿疾病和米拉的遗产

Milasen的开发是由Timothy Yu博士创建的一种独一无二的药物的开发来说明所有精确医学结果中最个人化的,例如,哈佛医学院的儿科医生副教授和副教授,以及他在波士顿儿童医院的团队。Milasen治疗由影响单个患者的突变引起的疾病。3在2017年,来自一个名为Mila Makovec的绝望儿童的DNA的序列信息揭示了一种遗传改变,导致了她的CLN7基因,导致了Batten疾病 - 一种非常严重的神经系统疾病3最终是致命的。

MILA开发了基于此改动的定制反义寡核苷酸治疗。FDA允许之后,她在确定独一无二的突变后仅9个月就接受了药物。这种治疗大大改善了米拉的状况,减少了癫痫发作的数量和长度,并增加了多年的生活质量,然后在2021年悲伤的过去。致病突变。这样的“ 1个”疗法被称为疗法,真正说明了序列信息的潜力,以使以前认为对具有这样的遗传成分的疾病不可能进行治疗。Yu解释说:“米拉的遗产将是她向我们展示了真正个性化的基因组医学的样子。”“加速患者获得精确诊断的机会为使用该遗传序列量身定制患者的药物打开了大门,无论他们的疾病多么罕见。”

大趋势影响的关键示例:有针对性的治疗剂

这些大型精密医学努力的出现和早期成功使制药行业接近治疗性开发的方式发生了明显的变化。一个好处是,针对较小且定义明确的患者人群的临床试验可能会更加精简,从而带来了将药物推向市场的明显较小的障碍。此外,对于一个较小且更狭窄的目标患者人群而言,仅适用于20%的普通人群的新开发的药物可能具有更高的疗效率,并且获得FDA批准的几率要高得多。这种“拯救治疗学”方法是对治疗方法具有更深入的分子见解的直接结果 - 制药公司是营救某些可能被放弃的某些研发投资工作的潜在途径。

未来:预测生物学

精确医学和细胞制造的大型趋势共享一个共同的驱动力:过去20年来,我们理解和将生物学作为一种主要定性科学的能力发生了明显的转变,它是越来越多地定量的。这种转变具有最终使我们能够以与物理科学相同的方式理解,建模和预测生物学的希望,这是一个非常复杂的命题,超出了我们当前的能力。在基本水平上,随着我们了解和控制分子水平生物学的能力加深,我们对疾病燃料的理解平行于工业生物技术的进步。

通过CRISPR的工程和编辑

通过CRISPR的工程和编辑

编辑我们可以阅读的内容

自引入以来,测序工具已经经历了速度,准确性,负担能力和可访问性的快速改善。这些工具所发现的序列知识的累积体系促进了帮助研究人员理解这一切所需的生物信息学工具的类似改进。

这种序列知识还为DNA的编辑提供了基础,支持了细胞工程工具的加速开发,例如群集定期间隔短的短质体重复序列(CRISPR)。CRISPR允许基因序列与功能的精确相关性,并提供了改善细胞功能超出其自然状态的方法。这种丰富的序列信息已经开辟了研究领域,例如元植物和微生物组 - 正常复杂的领域,到目前为止,这些领域在很大程度上是难以理解的。

与生物制药的合作伙伴关系

与生物制药的合作伙伴关系

二十多年来,Agilent一直是DNA和RNA化学合成亚博yabo77vip的领导者,继续促进寡核苷酸的长度和忠诚度,并能够扩大一系列重要应用。尽管它与DNA的结构略有不同,但RNA的化学合成却更加复杂和具有挑战性。2006年,安捷伦亚博yabo77vip(Agilent)将RNA视为下一代治疗的潜力,并增加了GMP生产寡核苷酸API的能力。

多年来,诸如目标的挑战体内治疗性交付减慢了行业的增长,但现在批准了许多寡核苷酸治疗剂。Agilent能够与生物技术和制药行业领导者合作制造其中亚博yabo77vip几个API,这是一种荣幸,包括此处描述的示例的开发和制造。

如今,寡核苷酸疗法是一类重要的生物制药类别,在临床前和临床开发的各个阶段,有700多个计划。Agilent's核酸解决方案部副总裁兼总经理Brian Carothers说:“我们继续看到寡疗法市场的两位数增长。随着诸如Clane亚博yabo77vipScormencemency offisiran商业批准的重磅炸弹计划,我们正在扩大制造能力,以提供几种指标的药物药物药物到2025年每年每年实质性的物质。”

microRNA的插图

microRNA的插图。

未来发展方向

展望未来,寡核苷酸将继续推进精确药物和疾病的分子治疗。除了反义和siRNA之外,还在证明了几种新的寡核苷酸治疗作用机制,包括小型激活RNA,调节性RNA和CRISPR基因组编辑,这些基因组编辑使用指定要编辑的位点的应用特定于应用的指南RNA得出其序列特异性。为了支持CRISPR,Agilent提供了S亚博yabo77vipureGuide™(研究级)或Clinguide™(临床/商业级)RNA寡核苷酸。

细胞和基因疗法代表了生物药物的增长最快的段,也代表了精确医学的潜在变革下的下一范围,因为它们不仅可以治疗疾病,而且实际上可以治愈它。为了实现此类突破,需要对遗传学的功能理解以及我们针对遗传修饰或“编辑”的能力,这些能力通过广泛访问序列信息而极大地启用了遗传修饰或“编辑”。

大趋势,巨型影响

DNA序列信息已经是生物学的基石,我们非常期待这种大兆丹的全部影响(不仅是对精度医学和细胞制造)的全部影响,而且还对生物学世纪仍有待定义的技术浪潮。

阅读Agilent高级副总裁兼亚博yabo77vip首席技术官Darlene Solomon博士的更多信息。themedicinemaker.com