Hyaluronic acid

OTC2025论坛深度聚焦类器官与疾病建模、新药发现/研发、3D细胞培养、类器官培养及质控。展位咨询请联系：王晨 180 1628 8769。文章来源：BioactMater生物活性材料 近期，清华大学卢元团队在科爱创办的期刊Bioactive Materials上发表综述文章：新兴脑类器官——破译、识别和革新大脑的3D模型。从增强脑类器官仿生功能的必要性出发，回顾了最新培养技术和检测方法在提高其性能方面的应用，讨论了脑类器官在疾病建模和类器官智能新领域的发展。同时指出其现存挑战和解决方案。01研究内容简介大脑是一个具有复杂神经活动的中枢神经系统。对其发育机制的研究长期以来一直是科学界面临的一个重大挑战。由于大脑的复杂性以及样本获取的困难，人类大脑研究受到伦理的限制，这使得将基础研究转化为临床应用变得困难。其他灵长类动物和啮齿类动物的大脑在大小、形状和细胞组成上与人类大脑存在根本差异，并且不具备人类大脑的高级认知功能。因此，动物模型所阐释的现象和疾病机制无法完全解释人类疾病。此外，传统的二维细胞培养无法模拟组织的空间结构和复杂相互作用。三维建模对于克服传统研究技术在模拟大脑特性方面固有的局限性至关重要。类器官的出现为在体外开发3D脑类器官带来了巨大潜力。该文章从脑类器官的培养技术和检测手段出发，详细总结了脑类器官在提高其仿生性能的最新研究进展(图1)。图1：新兴脑类器官的主要研究内容。从体外完全重建技术到尖端培养技术(高通量平台、生物反应器、微流体、打印技术)和分析检测技术(形态学到生理生化分析)，大脑类器官已被广泛应用于疾病建模、人类进化探索和新兴的类器官智能领域。一、脑类器官的发展历程类器官技术是一种新型的组织和类器官培养体外技术。 前期Hans Clevers团队成功地在体外培养成体干细胞，第一次看到小肠的隐窝和绒毛结构，正式开启这个领域。之后干细胞被成功用于构建肝、肾、脑类器官。在短短几年内，肺，胃，视网膜，输卵管，血管、胰腺、皮肤和心脏等类器官被构建(图2)。随着科技的快速发展，类器官已逐渐显示出它们作为一种新的生物学模型在各个领域的发展潜力。图2：脑类器官发展的历史进程和里程碑。威尔逊发现海绵细胞具有自我组织的能力，这为类器官的研究奠定了基础。随着干细胞技术的出现和发展，Zhang等人证明胚胎干细胞可以产生神经玫瑰花结结构，这是脑类器官的重要中间体。为了产生更大的神经分化，采用悬浮培养和旋转生物反应器培养神经结构，最终在2013年，Lancaster等人培养了一个多室脑类器官，标志着3D脑类器官培养系统的成功建立。此后，类脑器官逐渐向具有脑类器官和血管化类脑器官的仿生类脑器官发展。二、脑类器官功能的重建技术脑类器官通常缺乏非外胚层细胞类型，如小胶质细胞和血管系统。同时，细胞培养方法往往忽略细胞外微环境调节的重要的细胞-细胞和细胞-基质相互作用。文章总结了改善脑类器官功能的重建技术，包括整合非外胚层细胞、构建血管系统和改善细胞外基质(图3)。(一)多种源于ECM的天然和合成细胞外基质支架为脑类器官发育提供支持和信号大脑的细胞外基质(ECM)是一个复杂的网络结构，填充在神经元细胞和非神经元细胞之间的空间，主要由结构性蛋白、蛋白聚糖和黏附蛋白组成。这些成分提供结构支持并引导细胞活动，对大脑发育至关重要。天然细胞外基质支架主要包括：脱细胞ECM、生物大分子多糖。为了理解大脑发育过程中天然细胞外基质ECM的组成和结构，研究人员尝试使用人和动物的无细胞ECM来培养脑类器官。脱细胞ECM有效地保留了关键的ECM成分，包括弹性蛋白、纤维连接蛋白、Ⅰ型胶原蛋白和层粘连蛋白，并且表现出极佳的生物相容性。这为发育中的脑类器官提供了最佳的组织环境和组织特异性的ECM信号。除了脱细胞ECM外，一些实验室还使用生物大分子多糖，包括透明质酸及其与壳聚糖的混合物来支持脑类器官的培养。透明质酸(HA)是ECM的一个重要组成部分。生物活性分子和配体与神经干细胞或祖细胞结合，从而有助于神经细胞的存活。由于其成分和功能明确，透明质酸被广泛用于神经培养。合成细胞外支架中的合成水凝胶具有化学结构明确的特性，可以根据特定的生物、机械和物理标准进行调整，从而实现对类器官形成的精确控制。这些合成水凝胶通常含有细胞黏附结构域或蛋白水解降解位点。目前大多数合成支架由聚丙烯酰胺(PAM)和聚乙二醇(PEG)组成。合成水凝胶除了利用上述两种聚合物之外，还可以通过添加肽段来提供特定的生物功能，从而引导细胞分化。例如，自组装肽(SAP)纳米纤维水凝胶结合了来自大脑细胞外基质(ECM)的肽序列，这能够抑制神经元凋亡并促进干细胞分化。不同的细胞外基质支架各有优缺点，作者对不同的细胞外基质及其优缺点进行了总结(表1)。表1 不同细胞外基质支架的比较(二)添加促进神经发生的胶质细胞胶质生成伴随着大脑发育过程中的神经发生。胶质细胞约占大脑总细胞数的一半，包括星形胶质细胞、少突胶质细胞和小胶质细胞。它们促进功能性突触的形成，支持神经元信号传导能力的维持，并在中枢神经系统(CNS)和疾病进展中发挥关键作用。现有研究表明，成熟的少突胶质细胞可以在体外生成，并且可以通过共培养生成含有类似小胶质细胞的脑类器官。由于小胶质细胞的特殊起源，文章简要描述了分化形成小胶质细胞的当前特殊诱导过程以及生成含有小胶质细胞的脑类器官的几种策略。主要包括外源性小胶质细胞或小胶质细胞前体细胞(MPCs)与脑类器官共培养、小胶质细胞前体细胞(MPCs)与神经前体细胞(NPCs)共培养、人类多能干细胞衍生的原始神经前体细胞(pNPCs)和原始巨噬细胞前体细胞(PMPs)共培养。(三)天然可灌注的脑类器官干细胞衍生的脑类器官(COs)缺乏功能性血管系统；然而，这些功能性血管系统在神经调节和大脑发育中起着关键作用，这严重限制了脑类器官的大小和成熟度。功能性神经血管网络主要通过动态旁分泌交互作用参与神经祖细胞群体的增殖和分化过程，构建功能性神经血管网络对于构建更精确的人类大脑模型至关重要。人们采用各种方法构建功能性血管化网络，例如异位表达人类ETS变体2(ETV2)、类器官内皮化、血管类器官融合、异种移植以及新兴的微阵列技术，并且取得了不同程度的成果。图3：构建血管化脑类器官的方法。(A)过表达ETV2基因可产生血管化的脑类器官，(B)大脑类器官与内皮细胞共培养生成血管系统，(C)异种移植后脑类器官能够与宿主血管系统融合，(D)微流控芯片技术培养脑类器官示意图。三、提高脑类器官功能性的工程技术诱导多能干细胞(iPSCs)来源类器官能够涵盖大脑发育的最早期阶段，并且可作为良好的脑类器官模型。然而，类器官技术仍面临多重挑战，例如在培养过程中以及长期培养时细胞的异质性和分化局限性，这使得难以形成用于后续研究应用的均质脑类器官。为了改进培养技术并减少人为操作所导致的变异性，研究人员利用生物打印、微流控技术和生物反应器等工程技术来改善类器官培养系统和环境，这有助于提高脑类器官的功能性(图4)。表2总结了旨在增强脑类器官功能性的各种工程方法的优势、劣势和应用领域。表2 用于提高脑类器官仿生性能的工程技术的优缺点及应用领域图4：用于改善脑类器官培养的工程技术示意图。(A) 生产可扩展的同质EBs技术。ⅰ)静态悬浮法；ⅱ)液滴法；ⅲ)生物反应器；iv)微柱阵列。(B)生物打印技术。ⅰ)基于喷墨的3D打印技术；ii)基于挤压的3D生物打印。3) 4D 打印技术：串联光刻-立体光刻工艺，利用新型大豆油环氧树脂制造心形结构。 (C)用于脑类器官培养的三种微流体示意图。i) 三维培养区和通道微流控装置示意图；ⅱ)微柱阵列微流控装置示意图；iii)气液界面微流控装置示意图。(D)脑器官培养常用的生物反应器示意图。(i) 搅拌式生物反应器，左侧和右侧分别为轴向和径向叶轮；ii) 旋转壁生物反应器示意图；iii)垂直混合式生物反应器；(ⅳ)轨道振荡器。四、提高脑类器官功能的分析技术虽然人类大脑的不可观测性极大地阻碍了脑科学研究，但脑类器官模型技术的进步却可以在体外研究其发育过程。通过成像以及生理学和生物化学方法，收集有关其形态或发育属性的数据，这对脑类器官研究至关重要(图5)。特别是对于大脑等中枢神经，持续检测其内部电生理信号的能力可为治疗某些疾病提供重要见解。(一)形态分析方法在脑类器官培养中，确定脑类器官发育阶段最简单的方法是对其进行形态学分析。然而，最直观的形态学分析是利用成像技术。因此，高质量的成像技术对于可靠地分析三维脑结构变得必不可少。共聚焦显微镜是捕捉脑类器官图像的主流成像设备，因为它能够获取显示免疫标记物表达的荧光图像。尽管共聚焦显微镜广泛用于脑类器官成像，但它存在穿透深度浅和吸收的问题。因此，必须将脑类器官切成薄片才能进行毫米级的成像，这会严重破坏其复杂的3D结构。为应对这一挑战，已经开发出了先进的成像技术，能够对脑类器官进行非侵入性的3D成像，而无需对脑类器官切片。由于其更大的穿透深度，多光子显微成像近年来常用于研究活体动物的神经结构和功能，特别是用于脑类器官成像。此外，光片显微镜(LSM)作为一种获取高对比度、高时间和空间分辨率图像的方法越来越受欢迎。尽管显微镜技术不断进步，但光散射仍然是一个主要挑战，它影响着成像的穿透深度和分辨率。结合前沿成像技术和光学透明化技术开发用于对整个脑类器官进行长期、实时成像的平台将有助于解决这一问题。此外，利用活体、长期、无标记和3D成像的优势，光学相干断层扫描(OCT)近年来已成为类器官成像研究中的一个突出研究领域。(二)电生理分析方法脑类器官电生理分析技术包括膜片钳、钙成像、微电极阵列以及新兴的柔性纳米电极。膜片钳这种经典的电生理学方法使研究人员能够以高时间分辨率记录大脑类器官中单个神经元的活动，而钙成像已被广泛用于提高空间分辨率并分析网络活动。近年来，微电极阵列(MEA)结合了膜片钳技术的时间精度和钙成像的空间分辨率，因此越来越多地用于脑类器官的分析研究。此外，3D神经接口和嵌入在可拉伸网格中的电极凭借其独特优势成为分析类器官的新手段。这些电极能够在类器官早期阶段结合到细胞单层上，然后随着类器官成熟为3D结构而扩展，以符合整个类器官的形状。这种方法的优势在于，在类器官发育完成后，电极将在整个结构中均匀分布。由于嵌入的纳米电极不会对类器官内的神经活动或细胞分化产生显著干扰，这种方法使研究人员能够随着时间的推移监测类器官的成熟过程。图5：用于脑类器官分析的技术示意图。(A)用于脑类器官形态分析的三种常用显微技术：共聚焦显微镜、多光子显微镜和光片显微镜。(B)一种3D打印的微孔板插件有助于对整个脑类器官进行长期、连续的可视化。(C)这是为荧光显微镜设计的高分辨率成像流程的示意图。该流程有助于对病毒转导、荧光标记和3D免疫染色进行光学色谱成像。(D)膜钳技术。(E)钙成像技术。(F)微电极阵列。(G)用于微创检测皮层球状体电生理特性的3D柔性神经接口平台。(H)在脑类器官(所谓的半机械人体器官)形成过程中集成可拉伸网格纳米电子元件，以测量整个发育过程中的电活动和生长情况。(三)电化学分析方法最常用的电化学分析方法是电化学传感器。由于电化学传感器具有高灵敏度、良好的选择性、高时空分辨率以及检测电极易于微型化等优点，它非常适合用于分析和测定脑类器官中的小分子。为提高传感器的性能，不同浓度和类型的过渡金属二硫化物(TMDs)掺杂分子印迹聚合物(MIPs)加入传感器以提高电导率。一种非侵入性、无标记的电化学传感器来精确检测人中脑类器官中的多巴胺(DA)水平 。该传感器结合了循环伏安法和增强的3 - 巯基丙酸自组装单层膜，这提高了传感器对多巴胺的选择性和灵敏度，并将底物干扰降至最低。此外，Park等人报道了一种能够包裹类器官的三维电化学微传感器，用于测量特定兴趣区域附近培养液中的氧浓度。这种三维结构提供了传统二维电极无法实现的空间映射，这对设计未来的脑类器官传感器至关重要。(四)光遗传学光遗传学是一种通过光来调节细胞活动的神奇技术，将其与类器官相结合可用于精确研究人类脑类器官组织，从而针对特定的神经活动，并建立一种具有高时空分辨率的研究细胞神经活动的方法学，以提高对脑类器官功能分析的准确性。五、脑器官组织的多样化应用脑类器官的快速发展促进了其广泛的应用潜力。该文章总结了脑类器官在大脑疾病建模和个性化医疗、人类进化以及类器官智能领域的应用(图6)。在此作者重点强调了类器官智能领域的应用。类器官智能将新兴的类器官技术与人工智能相结合，开创了一个新时代，并允许使用各种手段来加速跨学科发现和见解。人工智能算法具有分析类器官和动态刺激反应的复杂行为的能力，这种整合将我们对大脑的理解转化为医学策略。此外，它还推动了生物计算的进步。类器官智能有可能彻底改变体外建模。这一进步为使复杂系统成为未来科学和医学突破的关键铺平了道路。图6：脑类器官的应用。绿色箭头代表脑部疾病和个性化医疗，黄色箭头代表类脑器官在人类进化中的应用，粉色箭头代表类脑器官智能在学习认知和智能计算领域的发展。尽管脑类器官在疾病建模、人类进化和类器官智能方面展现了巨大的发展潜力，但仍存在一些局限阻碍了其广泛应用(图7)。作者在此指出了其面临的挑战，包括脑类器官的体外培养条件有限、脑类器官的可重现性、缺少复杂的细胞类型和相互作用、缺乏功能性血管网络、缺乏免疫系统。未来的研究人员可以从3D打印技术、微流控技术和其他微纳加工技术入手克服脑类器官目前培养的局限。此外，将人工智能引入脑类器官研究将有助于提高研究的客观性、准确性和速度，从而加速脑类器官的合理设计与指导。人工智能不仅可以在脑类器官中提供准确的数据分析，还可以为药物筛选中的过程监测和结果预测提供有力支持(图8)。因此，脑类器官技术需要跨学科的研究与合作，共同应对挑战，推动类器官研究走向更深层次的应用。图7：脑类器官与正常人脑的比较。该图显示了缺乏脑类器官在体内生长的微环境、特征细胞类型、成熟脉管系统和免疫系统。体外培养的脑类器官生产工艺的不一致限制了其广泛使用，并导致其可重复性低。图8：脑器官的发展前景。A) 优化脑器官模型技术的发展策略，从二维培养逐步转向具有高重现性、高通量和长期稳定性的三维培养平台。B) 未来脑器官结合人工智能在药物研发、个性化医疗、智能分析等方面的发展，将大大加速脑器官的合理设计。02论文第一及通讯作者简介第一作者赵玉丽：沈阳师范大学生命科学学院微生物学专业硕士研究生。从事高端生物培养和技术发展的研究工作。通讯作者王泽：沈阳师范大学副教授，博士，硕士研究生导师。沈阳市高层次人才，辽宁省免疫学学会理事。研究的主要内容：基于现代细胞生物学手段，联合多组学分析，利用细胞模型及环磷酰胺免疫抑制模型、抗生素肠道损伤模型、Ⅱ型糖尿病模型、MPTP慢性帕金森模型等小鼠疾病模型，探讨药用真菌提高机体健康水平和降低疾病风险的可能性和机制。卢元：清华大学化学工程系副教授，博士生导师。曾获国家级青年人才计划支持、“侯德榜化工科技青年奖”等荣誉。研究的中心模式：向极综合交叉发力，智能操纵不同层次的原子、分子、复杂网络和界面融合，不断突破人类认知边界，引发技术创新的链式变革。研究的主要焦点：瞄准未来科技制高点，发展世界最前沿的技术，突破自然生命限制，加速人类健康、物质制造、能源动力、信息技术、环境保护等领域科技创新，培育发展新兴和未来产业。课题组主页：www.LuGroup.net03资助信息该研究获国家自然科学基金和清华大学国强研究院项目支持。04原文信息Zhao, Y.;  Wang, T.;  Liu, J.;  Wang, Z.; Lu, Y. Emerging brain organoids: 3D models to decipher, identify and revolutionize brain. Bioactive Materials 2025, 47, 378-402, Review.  DOI:10.1016/j.bioactmat.2025.01.025.END免责声明：本文仅作知识交流与分享及科普目的，不涉及商业宣传，不作为相关医疗指导或用药建议。文章如有侵权请联系删除。OTC2025论坛深度聚焦类器官与疾病建模、新药发现/研发、3D细胞培养、类器官培养及质控。展位咨询请联系：王晨 180 1628 8769。戳“阅读原文”立即领取OTC2025免费参会名额!

关注并星标CPHI制药在线 过去十年，制药与生物技术行业在创新和战略合作的推动下取得了显著增长。其中，并购（M&A）在重塑行业格局中发挥了关键作用，帮助企业加强产品组合、提升研发能力并扩大全球市场覆盖。这些高额交易往往旨在解决未满足的医疗需求、推进治疗管线并开辟新的收入来源。 本文将回顾过去十年中最具影响力的十大制药与生物技术并购案，展示这些交易如何塑造行业未来。从百时美施贵宝（Bristol-Myers Squibb）对新基（Celgene）的巨额收购，到辉瑞（Pfizer）对西雅图基因（Seagen）的收购，这些交易体现了推动生命科学创新的战略与雄心。 1. 百时美施贵宝（BMS）收购新基（Celgene） 交易价值：740亿美元 宣布日期：2019年1月3日 完成日期：2019年11月20日 关键收益： ● 获得了新基的重磅药物Revlimid（来那度胺），这是其肿瘤学产品组合的核心。 ● 获得了创新的CAR-T疗法，如Abecma（idecabtagene vicleucel）。 2019年，百时美施贵宝以现金加股票的方式收购新基，交易价值达740亿美元。这一战略收购显著增强了BMS在肿瘤学、免疫学、炎症和心血管疾病领域的产品组合。 尽管交易中需要剥离部分资产（如将Otezla以134亿美元出售给安进），但这一并购巩固了BMS在肿瘤学和免疫学领域的领先地位。 2. 阿特维斯（Actavis）收购艾尔建（Allergan） 交易价值：705亿美元 宣布日期：2014年11月17日 完成日期：2015年3月17日 关键收益：        ● 获得了艾尔建在眼科、神经科学和医美领域的强大产品组合，如Botox（肉毒杆菌毒素）和Restasis（环孢素）。 阿特维斯以现金加股票的方式收购艾尔建，交易价值达705亿美元。这一并购使阿特维斯转型为全球最大的制药公司之一，覆盖品牌药、仿制药和非处方药（OTC）领域。 3. 艾伯维（AbbVie）收购艾尔建（Allergan） 交易价值：630亿美元 宣布日期：2019年6月25日 完成日期：2020年5月8日 关键收益： ● 获得了艾尔建在医美、神经科学、眼科和胃肠病学领域的领先产品，如Botox和Juvederm。 艾伯维以现金加股票的方式收购艾尔建，交易价值达630亿美元。这一收购旨在多元化艾伯维的收入来源，减少对其旗舰药物Humira（阿达木单抗）的依赖。 4. 武田（Takeda）收购夏尔（Shire） 交易价值：620亿美元 宣布日期：2018年5月8日        完成日期：2019年1月8日 关键收益： 获得了夏尔在罕见病领域的领先疗法，如Xiidra（干眼症治疗药物）和Adynovate（血友病治疗药物）。 武田以现金加股票的方式收购夏尔，交易价值达620亿美元。这一收购使武田成为罕见病、胃肠病学、神经科学和免疫学领域的全球领导者。 5. 辉瑞（Pfizer）收购西雅图基因（Seagen） 交易价值：430亿美元 宣布日期：2023年3月13日 完成日期：2023年12月14日 关键收益： ● 获得了Seagen的ADC产品，如Adcetris（淋巴瘤治疗药物）和Padcev（膀胱癌治疗药物）。 辉瑞以现金方式收购西雅图基因，交易价值达430亿美元。这一收购强化了辉瑞在肿瘤学领域的产品组合，特别是抗体药物偶联物（ADC）技术。 6. 阿斯利康（AstraZeneca）收购亚力兄（Alexion） 交易价值：390亿美元 宣布日期：2020年12月12日 完成日期：2021年7月21日 关键收益： ● 获得了亚力兄的重磅药物Soliris和Ultomiris，用于治疗补体介导的罕见病。 阿斯利康以现金加股票的方式收购亚力兄，交易价值达390亿美元。这一收购标志着阿斯利康进军罕见病领域。 7. 强生（J&J）收购爱可泰隆（Actelion） 交易价值：300亿美元 宣布日期：2017年1月26日 完成日期：2017年6月16日 关键收益： ● 获得了爱可泰隆的PAH药物，如Tracleer、Opsumit和Uptravi。 强生以现金方式收购爱可泰隆，交易价值达300亿美元。这一收购强化了强生在肺动脉高压（PAH）领域的市场地位。 8. 安进（Amgen）收购 Horizon Therapeutics 交易价值：278亿美元 宣布日期：2022年12月12日 完成日期：2023年10月6日 关键收益： ● 获得了Horizon的罕见病疗法，如Tepezza（甲状腺眼病治疗药物）和Krystexxa（慢性痛风治疗药物）。 安进以现金方式收购Horizon Therapeutics，交易价值达278亿美元。这一收购显著增强了安进在罕见病和炎症领域的产品组合。 9. 艾伯维（AbbVie）收购 Pharmacyclics 交易价值：210亿美元 宣布日期：2015年3月4日 完成日期：2015年5月26日 关键收益： ● 获得了Pharmacyclics的重磅药物Imbruvica（依鲁替尼），用于治疗多种血液癌症。 艾伯维以现金加股票的方式收购Pharmacyclics，交易价值达210亿美元。这一收购强化了艾伯维在肿瘤学领域的产品组合。 10. 吉利德（Gilead）收购 Immunomedics 交易价值：210亿美元       宣布日期：2020年9月13日 完成日期：2020年10月23日 关键收益： ● 获得了Immunomedics的ADC技术及其重磅药物Trodelvy，用于治疗三阴性乳腺癌。 吉利德以现金方式收购Immunomedics，交易价值达210亿美元。这一收购显著增强了吉利德在肿瘤学领域的产品组合。 结语 过去十年的制药与生物技术并购浪潮，不仅是资本与资源的整合，更是一场关于创新、战略与未来的深度博弈。这些动辄数百亿美元的交易，映射出行业的核心趋势： ● 创新驱动：从CAR-T疗法到ADC技术，并购成为企业快速获取尖端科技、填补管线空缺的关键手段。 ● 风险对冲：面对专利悬崖与仿制药冲击，巨头们通过收购多元化布局，降低对单一产品的依赖。 ● 聚焦高壁垒领域：罕见病、肿瘤、免疫疾病等高壁垒领域成为并购焦点，推动更多“无药可医”的困境被打破。 然而，高额交易也伴随挑战——巨额债务、整合风险、文化冲突，无一不考验着企业的战略定力。未来，随着基因治疗、AI药物发现等新兴领域的崛起，并购或将更加精准化、技术化，成为行业重塑的常态。 参考资料： 1、https://xtalks.com/category/blogs/life-science-blogs/pharma-blogs/ END 2025金笔奖征文活动开启，来投稿吧！ 领取CPHI & PMEC China 2025展会门票 智药研习社直播预告 来源：CPHI制药在线 声明：本文仅代表作者观点，并不代表制药在线立场。本网站内容仅出于传递更多信息之目的。如需转载，请务必注明文章来源和作者。 投稿邮箱：Kelly.Xiao@imsinoexpo.com ▼更多制药资讯，请关注CPHI制药在线▼ 点击阅读原文，进入智药研习社~