加强基因治疗药物开发的研究

在基因治疗药物开发方面领先世界:在寻找难治性疾病的治疗方法方面的先进努力

森下龙一博士是大阪大学医学院教授，在基因治疗的实际应用研究方面处于世界领先地位。2003年，他率先成立了一个名称为“临床”的基因治疗实验室，致力于药物发现和临床治疗的基础研究和转化研究。2008年3月，Morishita博士通过一家药物开发创业公司，向日本厚生劳动省(MHLW)申请批准一种用于治疗周围血管疾病的基因治疗药物，这是他的显著成就之一。如今，他所创立的实验室正致力于治疗难治性疾病的全面研究，包括免疫疾病、癌症、遗传疾病和与成人生活方式有关的疾病。

01.申请批准世界上第一个使用HGF的基因治疗药物

基因疗法的目的是通过将正常基因引入人体来治愈疾病。自1990年基因疗法在美国兴起以来，基因疗法经历了无数的临床试验。日本的临床试验比美国晚了5年

当时，基因治疗临床试验主要针对先天性疾病的治疗。然而，现在它们也包括传染病、癌症和其他获得性疾病。基因治疗临床试验的应用甚至扩展到成人生活方式相关疾病的治疗。

目前作为基因治疗的一个有前途的领域是血管生成。大阪大学医学院教授森下龙一博士是血管生成研究领域的世界领军人物。他在日本建立了第一个临床基因治疗实验室，并从事转化研究*，将基础研究的知识应用于临床应用。

1999年，大阪大学金田康文教授在日本开设了第一个基因治疗课程，并在基础研究领域取得了许多成果。森下博士的临床基因治疗课程旨在通过将这些发现应用到临床阶段，为痛苦的患者建立医疗护理。

目前，肝细胞生长因子(HGF*)基因治疗的临床研究正向应用于动脉硬化闭塞性等周围血管疾病的治疗迈出了一大步。

周围血管疾病可发展为腿部溃疡或其他原因引起麻木或疼痛，因为闭塞的周围血管在四肢导致肌肉缺血。据估计，仅在日本就有大约10万名患者，在美国则有多达100万名患者

森下博士的实验室正在进行临床研究，通过在缺血部位注射具有细胞和器官再生作用的HGF来促进血管生成和改善缺血。这项研究产生了良好的结果，这导致在2008年3月通过AnGes MG, Inc.(一家在东京证券交易所母亲板块上市的制药风险创业公司)向MHLW申请HGF基因治疗药物的批准。如果它通过了筛选，它将成为首个在发达国家获得批准的基因治疗药物。

02.诱饵药物药物洗脱支架的临床研究进展

在血管疾病方面，除了HGF外，森下博士还在进行使用诱饵药物的临床研究。作为动脉硬化闭塞性、心绞痛和心肌梗死的一种广泛应用的治疗方法，狭窄的血管通过球囊导管扩张，在某些情况下插入金属支架。然而，用球囊扩张的血管在某些情况下可能会发生再狭窄，这是一种血管再次狭窄的情况。

目前正在开发的解决这个问题的方法是用诱骗涂层球囊血管成形术预防再狭窄。这叫做药物洗脱支架。诱骗寡核苷酸被应用到球囊导管的尖端，通过将其引入狭窄的部位，它有望抑制导致再狭窄的基因的激活。

这种方法在动物试验中显示出良好的效果。如果这种治疗方法被证明是可行的，它可以显著减少患者因再狭窄而带来的身体和经济负担。

03.研究课题涵盖了从血管生成到神经功能再生的广泛领域

除了已经进入临床阶段的两项研究外，森下博士的实验室还开始着手研究下一代血管生成疗法所面临的挑战。这些挑战都有可能开启新的基因治疗的可能性。

其中一项研究是使用一种称为抗菌肽的血管内皮生长因子*进行外周动脉疾病的分子治疗。作为分子筛选的结果，实验室成功地识别出AG-30，一种具有血管生成特性的肽。这种肽除了具有血管生成特性外，还对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有抗菌作用，有望成为一种更安全、更可靠的血管生成治疗方法。

基于hgf的疗法的前瞻性研究也已经开始。除了传统的血管生成益处外，研究人员正在研究神经功能再生的创新主题。HGF被认为可以增强神经细胞的生长，被认为有助于重建被疾病损害的神经网络，也被认为有助于改善记忆。具体来说，治疗阿尔茨海默氏症的研究正在进行中。

Morishita博士说:“我们的治疗研究主要集中在动脉硬化和其他与传统生活方式相关的疾病上。现在，我们将阿尔茨海默氏症作为一种与生活方式相关的疾病，并将其重新定义为一种与血管相关的疾病，从而看到新的治疗可能性。我的实验室正在研究治疗这些疾病的全新方法。”

HGF治疗的应用正从四肢的外周血管扩展到心脏和大脑。这比以往任何时候都为有益的替代疗法铺平了道路。

04.为药物发现在大学研究中追求创新

森下博士的目标是通过基因治疗方面的大量先进努力，将研究成果应用于实际。作为一个领先于时代的研究人员，他有一个愿景，就是改革我们从基础研究过渡到临床研究的方式。他特别强调了大学在新时代的使命。

“当你看看医疗技术时，传统方法的进步几乎达到了极限。我们需要全面的创新，这包括我们生产药物的方法。话虽如此，制药商已经太好地适应了现有的药物发现框架，并发现很难摆脱既定的想法。另一方面，尽管大学在基础研究中产生了好的种子，但目前还无法将基础研究转化为新药和应用，使这些种子发芽和生长。为了克服这一现实，大学需要发挥更大的作用，我们需要在研究中更具战略性。”

Morishita博士说，为了改变大学的研究，在研究方法和组织结构方面“需要开发一个新的框架”。他补充说，研究人员的态度也必须发生改变。研究网站关心的是研究的速度。“为了完成一些新的东西，我们需要在世界上其他人之前找到证据和价值。我们的研究是一场与时间的战斗，”森下博士说。“时间等于经济价值”的意识自然已经在实验室里刻骨铭心。

森下博士还主张在培养研究人员方面应对时代的变化。

“虽然大学是教授最新技术的地方，但在这个不断发展的时代，‘最新’可能只是半年的领先。如今，任何技术都会很快被淘汰——这不是我们只传授技术的时代。”

因此，森下博士将精力集中在指导上，以帮助他的实验室成员培养管理项目的能力。他热情地教授实验室的研究生们从如何设定研究目标到如何朝着这些目标努力。“研究人员只有获得外界对他们研究成果的认可，才能取得进步。此外，从获得有竞争力的资金的角度来看，我试图教他们如何正确设定目标，以及实现这些目标的方法。”

05.外围领域的技术进步对于先进研究的进步也是必不可少的

实验设备与研究技术和组织结构一起，对于加速和简化研究也很重要。森下博士的实验室促进设备投资，以加速研究，同时也考虑到成本效益。

基因治疗研究的难点之一是阐明进入体内的基因的行为机制。即使通过动物试验获得了证据，也很难真正追踪人体的作用。“在基因治疗研究的持续过程中，有必要超越基础的遗传研究，并加快更广泛的外围技术，如观察和分析细胞功能。在临床环境中，从药品生产到诊断和追踪的一切都需要创新，”Morishita博士强调说。

“当想到未来的医疗保健时，第一个关键话题是设备和药物的融合。与此同时，聚合物药物将变得更加重要。我认为传统的研究方法没有机会帮助我们取得进展。将研究结果应用到临床环境中需要跨越的障碍特别高。以诱饵洗脱支架为例，虽然它们是未来医学的一部分，但观察诱饵寡核苷酸在血管内到达多远是很重要的。如果可能，我们需要一种能让我们实时活体观察的技术。”

06.BZ系列有助于脑研究中的标本观察

在森下博士的实验室，荧光显微镜和共聚焦显微镜是追踪注射到体内的基因的关键观察工具。欧宝官网开户产品用于匹配不同的应用。

在这些仪器中，KEYENCE公司的BZ系列多功能荧光显微镜是自2008年2月安装以来在研究人员中使用最多的仪器。通过观察外周动脉、心脏和大脑，以及小鼠的广泛细胞，它已经充分发挥了其潜力。

“自从我开始研究以来，我一直使用BZ系列作为我的第一台也是唯一一台荧光显微镜，”来自临床基因治疗科大脑组的武田修子博士说。武田博士以森下教授的研究成果为基础，研究了治疗和预防阿尔茨海默氏症的方法。阿尔茨海默症患者的神经细胞死亡。武田博士说:“这实际上与血管密切相关，我们知道风险因素，包括高血压。我们正在探索基于这些因素进行干预的方法。”

BZ系列主要用于观察实验室小鼠大脑中的血管。提取阿尔茨海默氏症模型小鼠大脑中的血管进行放大观察、照片捕捉和测量。武田博士解释说:“BZ荧光显微镜非常有用，因为它既可以进行荧光观察，也可以进行亮场观察，而且操作简单。”从一只老鼠身上观察几十个样本，这个过程，包括摄影，只需要大约一个小时。

根据武田博士的研究，当大脑血管内的氧化应激增加时，血液循环就会恶化。他解释说，BZ系列在观察这种情况中起着主要作用。血管比组织切片更厚，这使得血管在放大观察时更难聚焦。在这方面，BZ系列的快速全聚焦功能，使观察作为一个全聚焦图像由多个图像不同的焦点形成。雾霾减少功能还有助于轻松消除荧光模糊，这是荧光显微镜中常见的问题。

武田博士的实验通常需要对整个大脑进行观察。因此，当他用较低的放大倍率扫描整个样本时，他利用了测量函数。

“老年斑是阿尔茨海默氏症的病理表现，分布不均，这意味着能够在一张图像上看到整个大脑有很大的优势。它在测量斑块的数量和面积时也很有用。目前，我们正在使用BZ系列为我们正在制作的出版物拍照。”

据武田博士说，当你查看过去同一研究领域的论文时，你会看到许多照片只清楚地显示了一部分，这可能是因为很难对血管进行聚焦。相比之下，BZ系列可以捕捉到清晰显示厚血管和窄血管的图像。

事实上，武田博士拍摄的照片在美国的一次会议上受到了好评。这些清晰的照片引起了一位研究阿尔茨海默氏症(Alzheimer’s dementia)的全球权威人士的兴趣，这位研究人员甚至要求武田博士“发送他用于拍照的协议”。现在，实验照片的质量会影响论文的质量。

完全聚焦于厚的、扭曲的或扭曲的标本

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07.为血管生成的观察提供基本功能

森下实验室心血管组的Fumihiro Sanada先生研究HGF和衰老之间的关系。虽然人们认为内皮祖细胞(内皮祖细胞是从骨髓细胞分化而来的细胞)参与了血管生成，但Sanada先生发现，血管紧张素II激素的作用通过使内皮祖细胞老化而阻止了它的功能。他还在小鼠实验中证明了HGF抑制衰老。

Sanada先生使用BZ系列来捕捉来自骨髓的EPC如何在绿色小鼠或转基因小鼠中变成血管。他说，BZ系列“在低倍率下观察腿部肌肉和检查注射HGF后新血管如何以及在多大程度上形成是有用的。”Sanada先生以前使用共聚焦显微镜，但自从他开始使用BZ系列，“从观察标本到拍照的时间减少了一半，显著提高了工作效率。”

在软件提供的功能中，Sanada先生使用最多的是减少雾霾的功能。“细胞显示的清晰度取决于荧光照射的位置，所以消除荧光模糊是一项基本功能。当我们使用共聚焦显微镜时，我们在聚焦目标上遇到了很多麻烦，但自从我们开始使用BZ系列后，这就变得很容易了。”

在观察活细胞时，尽可能保持无污染状态是至关重要的。考虑到这一点，Sanada先生解释说，“BZ系列不需要暗室，而且它足够小，可以放在实验室里，这使它成为一种方便的显微镜，可以立即观察制备好的标本。”这是显微镜的一个优点。

此外，为了清晰观察细胞，共聚焦显微镜需要浸油，当改变放大倍率时，样品图像容易因浸油而失真。Sanada先生指出，“BZ系列几乎不需要油浸，这是一个很大的优势。”

除了EPC研究，Sanada先生还研究了骨膜素对血管的影响，骨膜素是一种在骨骼再生中起作用的蛋白质。他说，他在本研究中做了肿瘤增殖抑制实验，BZ系列的测量功能在测量肿瘤浸润面积方面是有用的。

除了武田博士的大脑组和Sanada先生的心血管组，森下博士的实验室还包括分子治疗、肾脏、动脉硬化、寡核苷酸疗法、骨骼和抗衰老研究，作为其积极参与与工业部门的联合研究的一部分，以实现基因治疗。森下博士试图通过基因治疗的系统方法和从广泛的不同观点开展研究来促进实验室对医疗现场的贡献。

森下博士的哲学贯穿于整个实验室:“快速提供有利于患者的研究结果。”每个小组都以“对任何新事物都能快速进行研究”的态度专注于加速和简化研究。

BZ系列深受此类研究人员的青睐，不仅使用频繁，而且已成为创新发现的必备工具。这台KEYENCE显微镜通过快速有效的放大观察支持基因治疗的前沿研究。

(截至2008年10月)

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<常识>基因治疗

基因治疗的目的是将正常的遗传物质引入体内，以修复细胞，从而治疗先天性疾病和其他由于基因改变而产生的疾病。传统上，病毒载体被用于研究，但现在质粒被认为是一种将遗传物质引入人体的更安全的选择。最近，基因治疗越来越多地研究其对获得性疾病的适应性，如成人生活方式相关疾病。