利用人类iPS细胞实现血小板量产的方法

产学研合作系列 2015年07月30日

由山中伸弥教授成功发明的iPS細胞(人工多能干细胞)在多个领域被广泛期待。其中,利用iPS細胞批量生产血小板或将率先投入实际应用。

利用人类iPS细胞批量生产血小板

在独立行政法人科学技术振兴机构(JST)的研究成果最优支援项目(A-STEP)创业挑战型课题的资助下,东京大学医科学研究所教授中内启光和京都大学iPS细胞研究所教授江藤浩之于2011年9月创业成立株式会社megakaryon。公司以二人合作开发的由人类iPS细胞(人工多能干细胞)分化成的巨核细胞的无限繁殖技术、以及无限繁殖的巨核细胞的冷冻保存技术为基础,旨在将由人类iPS细胞诱导出的巨核细胞所产生的血小板投入临床应用。

公司的技术特点是通过无限繁殖并冷冻保存由血小板生成的成熟巨核细胞的前驱细胞,让稳定供给和批量培育血小板成为可能,实现在必要时,无论何时何地,都可以在短时间内制成血小板。这一技术在全球尚属首创。

产学官合作,将iPS生成血小板的制造技术投入实际应用

为了尽早将人类iPS血小板生产技术投入使用,中内教授和江藤教授于2010年至2013年间就A-STEP创业挑战型课题"人类血小板制剂的制造法开发"进行了临床应用的前期研究。前期研究取得了显著成果,让iPS技术离实际临床开发又更近了一步。

作为将iPS細胞----这一由山中伸弥教授发明的日本创新技术投入实际生产的项目,公司借业务活动正式启动的机会,从株式会社产业革新机构接受了事业资金、人才以及其他方面的援助。此外,iPS细胞再生医疗是安倍经济学创新增长战略的支柱之--,作为这一支柱的起点,iPS细胞的血小板量产技术也成为国家项目,受到包括相关省厅在内的、来自全日本的支持和帮助。

此外,为了能让江藤研究室和中内研究室的研究成果能够顺利投入应用,两个研究室定期召开开发会议,力求做到信息共享。

血小板批量生产方法概要及血小板制剂的市场

批量生产血小板的概要如下图所示。在从iPS细胞中诱导出的造血前驱细胞中,导入多个基因,在分化诱导成巨核细胞后,依次扩大培育规模,让巨核细胞增殖。之后,再催熟增殖后的巨核细胞,使之释放出血小板。血小板经过分离、浓缩后,形成血小板制剂。

利用人类iPS细胞实现血小板量产的方法 图 血小板批量制造方法概要

(左至右、上至下=iPS细胞、造血前驱细胞、聚合细胞、无限繁殖的巨核细胞前驱细胞、基因Off 介质置换、通过膜分离出血小板、通过膜实现从浓缩洗净到制剂处方缓冲液的交换)

一名患者输血1次所需的标准剂量(200ml)需要2000亿个血小板。在日本国内,此类输血每年高达100万次,而美国的需求量预计更是达到日本的2倍。

若将血小板制剂的市场规模换算成具体金额,则日本国内的市场规模达到700亿日元,美国达到1300亿日元,欧洲则有1000亿日元。日本少子老龄化的进程加速,血小板制剂又主要通过献血收集,因此对血小板制剂的需求变得迫在眉睫。企业希望,取自iPS细胞的血小板制剂不仅能够补充医疗发达国家中存在的献血量缺口,也能够为献血系统并不十分完备的医疗发展中国家提供帮助。

实现产品化之路和今后展望

公司制备的取自iPS细胞的血小板制剂是iPS细胞再生医疗的课题,其主要特征是不会发生癌变危险。血小板是巨核细胞的产物,由于没有细胞核,不具有增殖能力,因此不存在发生癌变的危险。对于iPS細胞的医疗应用来说,这一点非常有利。

公司制造的血小板制剂计划于2017年在日本和美国同时开展临床试验。目前培养系统已经实现1人1次输血剂量的血小板制剂的生产能力,可以充分应对临床试验中有限的试验对象。今后,公司的课题是开发出在上市后可满足每年数十万次输血需求的批量生产系统。对此,公司已加快研究步伐,力争在2020年前后获得制造销售许可。

在2015年3月举行的第13届国家战略特别领域咨询会议中,按照国家战略特别领域法,公司成为特定中心业务中第一个接受内阁总理大臣认定的议案。旨在强化日本在全球医疗领域中的国际竞争力,并通过创新性再生医疗相关研究,在业务推进中推动国家战略特区目标的实现。今后,在国家政策的支持下,公司力求对日本乃至世界的医疗领域做出贡献,并进一步提升日本再生医疗技术的影响力。

文/三轮玄二郎

作者

株式会社megakaryon总裁兼首席执行官 三轮玄二郎株式会社megakaryon总裁兼首席执行官 三轮玄二郎

出处:《产学官合作期刊》 2015年6月号https://sangakukan.jp/journal/journal_contents/2015/06/contents/1506_contents.html
https://sangakukan.jp/journal/journal_contents/2015/06/articles/1506-02-2/1506-02-2_article.html

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