[发明专利]一种糖尿病治疗药物的高内涵筛选方法

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体的说，涉及一种一种糖尿病药物的高内涵药物筛选 方法

发明背景

生命科学、信息科学与制造科学相结合，是二十一世纪科技发展的重要趋势。基于 先进制造理论和组织工程理论的细胞三维受控组装，为组织工程、药物筛选等研究领域 拓展了新的理论和技术空间。在药物研发领域，90年代以来全球药物研发机构广泛应 用的高通量筛选(High-Throughput Screening，HTS)等药物筛选评价技术，面临低成 功率的困境(Bleicher KH，et al.Nat Rev Drug Discov.2003；2(5)：369-78)。其 原因是由于现有的体外药物筛选体系和真实的体内环境存在巨大差异，这种差异导致筛 选的低成功率。因此构建和体内环境一致的体外评价筛选系统，是目前药物研发领域必 须解决的关键技术。而用细胞组装技术可以构建仿真体内环境的3D多细胞系统用于药 物筛选，这样的技术为组织工程和药物研究领域搭起了桥梁，对于细胞组装技术和药物 筛选技术都具有重要的科学意义和应用价值。

建立在计算机3D建模和先进制造离散堆积理论基础上的细胞三维组装技术，是在 组织器官的解剖学数字模型直接驱动下，定位装配活细胞/材料单元，制造组织或器官 的多细胞前体的技术。如哈佛大学Lee W等人开发的3D bio-printer技术，可喷射细 胞和材料，逐层打印纤维原细胞和角质细胞形成多层皮肤结构(Lee W，et al. Biomaterials.2009；30：1587-95)。南卡罗来纳大学Mironovf F和Clemson大学 Boland R等人开发的3D-cell printer技术，通过改装打印机喷头喷射细胞和特殊的 基质材料，打印出有活性的三维细胞系统(Zhang C，et al.Biomaterials，2008； 29(28)：3781-91)。业利桑那大学Smith CM开发的3D bioassembly，基于直写技术组 装细胞，并系统研究了各种环境因素对组装细胞的活性影响(Smith CM，et al.Tissue Eng.2007；13(2)：373-83)。MIT的Vacanti JP和德雷珀实验室Borenstein J等，也 以细胞为装配材料，结合芯片制造工艺，制造出微血管系统(Fidkowski C，et al.Tissue Eng.2005；11(1-2)：302-9)。国内清华大学颜永年等开发了基于快速成型(RP)原理 的细胞三维受控组装技术，组装了能保持3个月活性的人工肝、人工脂肪等组织(Yan YN， et al.Biomaterials.2005；26(29)：5864-71)。

然而，由于器官结构的精细和复杂性，细胞组装技术面对制造肝、肾、心脏等复杂 器官还有很多问题亟待解决。与此同时，细胞组装技术由于可以构建复杂的3D细胞培 养模型，在生命科学其它领域显示了重要的理论和应用价值。研究者近年来利用组织工 程技术制造的三维多细胞体开展研究，取得显著成果。比如普林斯顿大学的Basu S等 人，利用人造三维多细胞体，研究了发育生物学的模式建成问题(Basu S，et al.Nature. 2005，28；434(7037)：1130-4)。Hotary KB等利用三维多细胞体，发现MT1-MMP通过 改变细胞空间几何形状，影响肿瘤细胞在3D基质中的增殖(Hotary KB，et al.Cell. 2003；114(1)：33-45)。Basu S指出，构造和研究三维多细胞体，可以提高对生物发 育和功能的了解，并可应用于生物材料，生物感测研究中。这些研究利用简单的技术构 建三维多系统，在生物学和药物筛选等领域取得了有效的成果，证明细胞组装技术在药 物筛选领域有重要的研究和应用价值。