眾所周知，藥物安全性評價是藥物研發成功的決定因素，貫穿于新藥研發的整個生命周期。246個臨床終止項目的調查數據顯示，37%的藥物因安全性問題而失敗，18%的藥物缺乏療效而終止研究。

近年來，類器官、斑馬魚、基因編輯等技術在藥物安全性評價及毒理學研究中的重要性越發凸顯，為毒理學研究評估提供了重要的輔助工具，并在疾病研究、藥物篩選、毒性毒理反應及毒理學研究等領域具有廣泛的應用前景和重要價值。

環特生物具備以基因編輯技術為核心的強大模型開發能力，并領先業界開創性地以類器官、基因編輯、斑馬魚3大技術平臺，滿足不同的科研需求，為人體臨床試驗用藥提供可靠的毒代動力學依據，助力毒理學研究，打造前沿科研新范式！

3大技術助力毒理學研究

當前，隨著類器官、基因編輯技術的發展及斑馬魚基礎研究的深入，它們被越來越廣泛地應用于毒理學研究。環特生物作為健康美麗產業CRO服務開拓者與引領者、斑馬魚技術應用的全球領導者，不僅因“斑馬魚、類器官、基因編輯”3大技術平臺專業、前沿的創新力及服務備受矚目，更因豐富的技術創新與應用實踐經驗備受贊譽。

目前，環特在世界范圍內已向3000多家客戶提供極具價值的技術服務，主持、參與了22項重要科研項目，包含2項國家“重大新藥創制重大專項”課題、1項國家重大研發計劃、1項國家火炬計劃產業化示范項目、1項浙江省重點科技項目、1項國家市場監管總局技術保障專項及9項省級及以上項目，以實力迎來了爆發式增長！

一、類器官技術

當前，類器官研究作為全球生命科學領域實驗室的新寵兒，具有諸多獨特優勢，如：可維持一定的組織結構和部分器官功能，高度保留原位組織的生物特征和異質性；成功率高，培養周期短，多次傳代后依然保持基因組穩定性；用于指導臨床用藥，更加直接、準確等，因此，可以更好地模擬組織器官的發育過程及生理病理情況，反映體內毒性效應，在藥品研發與評價、毒理學研究中具有廣闊的應用前景。

圖1

類器官技術作為毒理學研究的科研利器，是環特生物的核心技術之一。目前，環特生物已基于類器官技術培養出大量具有部分關鍵生理結構和功能的類組織器官，如：小腸、結腸、食管、腎、肝臟、胰腺、肺、乳腺、腦等，并開發了多種生理類器官模型，如肝、肺、腎、IPSC神經、血腦屏障模型等，可開展類器官樣本庫構建、基于類器官芯片的藥物藥效與安全性評價、類器官藥敏檢測等服務，實現大分子、小分子、細胞藥物等多種藥物類型對多種靶器官的藥物毒性評價。

二、基因編輯技術

近年來，基因編輯技術的發展使科研人員可以通過轉錄調節的靶蛋白結構域、表觀基因修飾及特定基因組位點的顯微可視化等，更好地建立動物模型，了解疾病病因發病機制，確定藥物靶點的潛在安全性，為基因組研究、新的癌癥治療方法的研發、遺傳性疾病的攻克及毒理學研究等賦予了新的發展契機。

圖2

環特生物，依托10余年的斑馬魚基因編輯經驗，深度挖掘、創新斑馬魚技術的應用場景，已為200多家科研院所提供斑馬魚基因敲入、敲除、基因沉默、定制轉基因技術服務及斑馬魚疾病模型開發等專業的基因編輯技術服務，并可實現構建復雜基因敲入，包括點突變、條件性敲除等難度較高的基因編輯技術，累計成功制備了 150 多個基因敲入品系，測試超過1000個gRNA 靶點，推動了諸多前沿基因功能研究取得了突破性進展，為斑馬魚基因編輯技術在更加廣泛的研究領域內的創新性應用奠定了堅實的技術基礎。

三、斑馬魚技術

近年來，斑馬魚已成為公認的毒理學研究模型。由于其既具有細胞等體外實驗用藥量少、實驗費用低、周期短、高通量等特點，又具備整體動物實驗可觀察多個器官、毒性評價指標多樣化，可評價藥效學、藥動學及代謝物活性等優勢，因此，被廣泛應用于中藥、創新藥、環境污染物等藥物活性物質篩選、毒性研究、疾病機制及毒理學研究。

圖3

環特生物在斑馬魚技術領域有著逾20年的深厚技術積淀，依托斑馬魚技術研發平臺，已開發170多種斑馬魚模型，可開展急性毒性、心血管毒性、肝臟毒性、腎臟毒性、神經毒性、脾臟毒性、發育毒性與致畸性等各類毒性研究，并先后與賽諾菲、藥明康德、天士力、奧默藥業等100多家國內外知名藥企達成合作，申請發明專利64項（已授權34項），發表120多篇SCI及核心期刊論文，并已有7個新藥項目將環特的斑馬魚實驗數據用于CFDA/NMPA的臨床試驗申報。

3大技術在毒理學研究中的應用

近年來，無論是開展毒理學研究、臨床前藥效及安全性評價，還是藥物篩選發現、環境污染物研究，抑或是中藥現代化研究等，越來越多的科學研究人員基于類器官、斑馬魚、基因編輯等技術持續進行創新研究。

一、類器官技術的應用

肝毒性、藥物性腎損傷（DIKI）等是藥物臨床前和臨床階段常見的不良反應。

以iPSCs為來源的腎臟類器官可以模擬腎臟實質細胞形態與功能，為藥物腎毒性測試提供了更加接近人體生理的研究模型；通過類器官技術誘導分化肝實質細胞并進行培養，則可以獲得高表達正常肝細胞相關的藥物代謝酶、藥物轉運體及肝細胞特異標志性分子(ALB)等，為病人特異性的肝、腎、IPSC神經、肺、血腦屏障模型等疾病建模提供新的實驗手段，有效提高藥物開發效率、降低成本，保留更多具有臨床前景的先導化合物并提高其臨床試驗成功率，進行相關毒性化合物篩選。

目前，環特生物已成功建立肝、腎、IPSC神經、肺、胰腺、胃腸及子宮內膜等多種類器官模型，開發了多種hiPSC誘導的類器官培養平臺及試劑盒，并將繼續擴展到其他器官的建模。

類器官模型不僅可以對肝、腎、IPSC神經、肺、血腦屏障等藥物毒性進行安全性評價，提高藥物毒性評價的可靠性和準確性，而且可長期培養，穩定地高表達藥物代謝酶、轉運體等，非常適用于重復給藥研究，模擬生理條件下體內低濃度藥物長期暴露對相關細胞的損傷作用及累積性毒性；還可以結合成像技術，實現藥物毒性多通道、多靶點、高通量篩選，結果直觀、可定量評價。

圖4 肝毒性藥物測試

圖5 腎毒性藥物測試

二、基因編輯技術的應用

斑馬魚基因編輯技術作為一種高效、精準的工具，可直接干預細胞的基因組，實現對DNA序列的修改、刪除或替換，已經在毒理學研究中展示了良好的前景。復雜的基因編輯加上實時高分辨率成像，可以前所未有的分子細節和分辨率對疾病發展過程進行捕捉以及疾病的建模。

至關重要的是，對斑馬魚進行精確的基因編輯，可以生成人類疾病等位基因的模型，在斑馬魚身上建模的疾病通常代表了人類疾病的真實模型，捕捉疾病的病因學、進展和解決過程，廣泛應用于毒理學研究等。

圖6 BDE-99通過轉錄因子six7破壞斑馬魚幼蟲的光感受器模式項目

以研究項目—BDE-99通過轉錄因子six7破壞斑馬魚幼蟲的光感受器模式為例，該研究通過對six7在感光器圖案化過程中的調節作用，研究PBDEs 視覺毒性的機制。研究中，在BDE-99濃度量化后，進行斑馬魚的視覺引導的行為測試。通過RNA 提取和qRT-PCR 分析、冷凍切片和 H&E染色以及斑馬魚中six7表達的敲除和過表達來進行研究，BDE-99會損害視網膜中的多個光感受器，并在受精后120小時干擾斑馬魚幼魚色覺引導的行為；光感受器的損傷無法通過引入TH受體拮抗劑來完全恢復改變，這表明其他潛在調節因素的參與；該工作促進了對 six7 在感光器圖案化過程中的調節作用的理解，并提出了 PBDEs視覺毒性的新機制。

三、斑馬魚技術的應用

當前，斑馬魚是國際公認適用于安全性和功效評價的模式生物，被廣泛用于藥物肝毒性、腎毒性、神經毒性、心血管毒性、ICH發育毒性、急性毒性和靶器官毒性等早期毒理學評價、測試藥物及環境毒物的潛在毒性成分及主要靶器官，通過斑馬魚高效評價毒性與成分含量、辨識毒性成分群等，在藥物開發的早期階段對不安全的化合物進行快速篩除，降低藥物研發風險，縮短新藥研發周期。

毒理學研究主要集中于斑馬魚心血管、肝臟、腎臟、神經、脾臟等方面，其主要表現為死亡率和畸形率增加、器官形態和表型改變、可能伴有水腫等發生等。研究數據表明，斑馬魚模型對藥物的發育毒性與致畸性+心血管毒性+肝臟毒性+胃腸道毒性+神經毒性和聽毒性的評價結果與人體試驗結果的一致性平均達到了 80%以上，已有的大部分斑馬魚藥物毒性與安全性評價模型的預測準確率達到了歐洲選擇性分析方法評價中心（ECVAM）評價標準的"良好"（75%—85%）或"優秀"（85%以上） 的水平。

圖7 肝毒性研究

圖8 腎毒性研究

隨著毒理學研究的不斷深入，通過斑馬魚模型篩選發現的新藥不斷進入臨床試驗，包括但不限于心臟病、脂肪肝、糖尿病、骨質疏松、腫瘤等各種人類疾病。以奧默藥業為例，其研發的新型肌肉松弛拮抗藥物經斑馬魚類過敏檢測發現了Bridion在高劑量時有明顯的致敏性，后經過研發優化，目前已進入III期臨床試驗；又比如，北京市腫瘤研究所基于環特生物轉基因斑馬魚發現的多肽藥物也已進入臨床試驗……

圖9 發育毒性研究

圖10 心血管毒性研究

目前，類器官、基因編輯、斑馬魚技術在毒理學研究、藥物篩選發現、中藥現代化研究等方面正日益發揮著越來越重要的作用。環特生物將以類器官、基因編輯、斑馬魚3大技術平臺，基于過去10余年持續的創新實踐，以專業、前沿的技術服務解決方案，助力毒理學研究，開啟毒理學研究新范式！