研发洞察:可持续农业和肥料生产

CAS Science Team

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对于需要保持领先地位的研发领导者来说,本篇简短的执行摘要展示了减少化肥生产和农业碳影响的最新方法和创新。 其中重点介绍了新兴趋势和关键要点,以便各自的团队能随时了解这一新兴市场的新方法、重大进展以及最新创新成果。

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二噁英、氯乙烯以及经证明补救措施背后的科学

CAS Science Team

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美国每天可运输近 500 万吨危险物质,因此,虽然从统计学上来说,化学品泄漏量很小,但其影响却非常深远。 从东巴勒斯坦等地近期发生的化学品泄漏事件中,我们可以看到第一响应人、运输人员和政府机构在清理泄漏化学品时所面临的挑战。 本文结合深入探讨了氯乙烯背后的科学、二噁英的影响,以及科学文献中说明的可能补救措施。

最后,虽然我们清楚,危险物质的运输未来仍会不可避免地发生事故,但我们可以增进哪方面的了解,以帮助指导未来决策,改进危险物质的追踪、应急响应以及最终结果?

氯乙烯是如何致癌的?

虽然东巴勒斯坦已采取“受控释放”措施对泄露化学品进行燃烧,但仍有大量氯乙释放到周围环境中,包括土壤、水和空气。 氯乙烯是一种化学品,广泛用于建筑、电子和包装等行业。 然而,氯乙烯也是一种有毒的致癌物。

氯乙烯可通过摄入、吸入或皮肤接触吸收进入血液,然后被运输至肝脏。 在肝脏中,氯乙烯会通过细胞色素 P450 酶代谢,产生一种名为氯乙烯氧化物的高反应活性中间体(图 1)。 该分子含有一个环氧基团(红色突出显示),可轻而易举地与 DNA 中的碱基结合(以鸟嘌呤为例),生成 DNA 加合物。 这些加合物会导致 DNA 突变,最终导致癌症。

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图 1. 氯乙烯的 DNA 突变机制:氯乙烯运输到肝脏后,通过细胞色素 P450 酶转化为氯乙烯氧化物,氯乙烯氧化物很容易与 DNA 碱基发生反应(以与鸟嘌呤残渣反应为例),形成 DNA 加合物。

 

氯乙烯污染有何补救措施?

氯乙烯在环境中的半衰期很短:从土壤中蒸发只需 0.2 ~ 0.5 天;从水中挥发只需 0.8 小时;在空气中通过气相反应降解只需 1.5 天。 因此,从长远来看,对泄露氯乙烯执行补救措施不如治理环境中的二噁英等持久性污染物那么关键。 虽然目前已有各种补救措施(物理和化学),但其可能只适用于持续接触氯乙烯的人。

二噁英是什么物质,危险性如何?

二噁英是一种环境污染物,包括 2,3,7,8-四氯二苯并-对-二噁英和许多其他二噁英类化合物,氯乙烯燃烧时会产生此类副产物。 虽然美国环保署 (EPA) 尚未测试二噁英浓度,但许多专家表示担忧,因为二噁英为持久性污染物,而人类接触的二噁英,有 90% 都是通过食品。

二噁英有剧毒,可模拟或激活转录因子,导致基因表达调控不当,进而干扰许多生理功能。 它还会干扰多种激素,如雌激素、雄激素和甲状腺激素,进而导致生殖、发育和免疫系统异常。

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二噁英污染有何补救措施?

回顾 CAS 内容合集™ 中有关去除二噁英的专利布局,我们可以发现当前存在几大关键趋势。 热分解法和分解催化剂法是去除二噁英的两大主要方法,同时,有多项专利聚焦于去除空气或飞灰中的二噁英。 去除土壤中二噁英的研究仍然相对有限。 Fu 等探讨了利用改性活性炭 (V5-Mo5-Ti) 作为催化吸附材料,以控制有机污染土壤热解吸过程中二噁英的排放。

在该领域申请专利较多的有三菱重工,其于 2000 ~ 2003 年间申请了超过 90 项专利(图 2),近 5 年来,中国的相关专利出版物也相当之多(图 3)。 热分解、烟气、焚化炉烟气和分解催化剂等概念是这些专利出版物中最常讨论的概念。 三菱重工申请的专利 JP2006239484 在权利要求部分中提及一种利用激光光催化热分解颗粒上的卤化物,从而限制产生二噁英的设备。 专利 CN115708995 在权利要求部分中提及一种利用二噁英分解催化剂从烟气中去除二噁英的设备。

图 2. 持有最多二噁英分解领域专利的专利权人
图 2. 持有最多二噁英分解领域专利的专利权人
图 3. 二噁英分解相关专利出版物趋势
图 3. 二噁英分解相关专利出版物趋势
图 4. 二噁英分解相关专利出版物中最常讨论的概念
图 4. 二噁英分解相关专利出版物中最常讨论的概念

数据的作用

此类事故发生后,人们往往会关注其造成的有形的困难或缺陷,但还有另一个重要因素需要考虑:信息。 第一响应人和响应机构能够轻松获取任何安全规程或处理指南至关重要。 一般而言,化学品运输人员对所有危险物质进行适当追踪也非常重要。 能够整合相关数据,提高供应链各环节准确性和效率的解决方案变得更有价值。 Rinchem 是一家全球复杂供应链管理公司,每年安全运输超过 40 亿种化学品,是利用 CAS RNTM Number 确保化学品数据跨源集成,具有极高准确性的企业之一。

展望未来

虽然目前已有多种预防方法(管制、政策等),但如何最大限度去除污染物,减少健康问题和环境问题的挑战仍然有待解决。 尽管相关科学研究和出版物已取得较大进展,但我们应考虑到危险化学品的易得性,提供其可追溯性。 最后,在消防部门可能人手不足或缺乏危险物质方案培训的情况下,能够准确识别泄漏的化学品并获取正确安全方案至关重要。 只有为未来的化学品泄漏和事故场景做好准备,我们才能将这些不可避免事件的影响降至最低。

 

Janet Sasso , Information Scientist, CAS

外泌体网络研讨会

从癌症到心血管疾病再到组织再生,外泌体已经成为重塑多种疾病患者护理的主要力量,其中蕴含着巨大的商机。 最近,来自梅奥诊所 (Mayo Clinic)、Direct Biologics 公司(ExoFlo 制造商)和 Aruna Bio 公司的专家参加了 CAS 于 2023 年 3 月 9 日举办的网络研讨会。

外泌体被称为“自然界的脂质纳米粒”,与纳米颗粒相比,它们的独特特性(如固有稳定性、低免疫原性、生物相容性以及出色的组织或细胞穿透能力等)具有关键优势。 在我们最近的洞察报告中进一步了解外泌体有望重塑未来药物递送、诊断和治疗格局的原因。 

网络研讨会的主要亮点

Janet Sasso
Janet Sasso

Janet 介绍了这一新兴科学领域的概览情况,以展开讨论。 虽然出版物和知识产权趋势标志着外泌体的崛起,但要在更大范围内推广,必须解决分离和纯化方面的关键挑战。 深入探讨临床和临床前领域,揭示了外泌体未来的关键因素、其技术和重点治疗领域。

Atta Behfar
Atta Behfar 博士,MD,PhD

Behfar 博士首先讨论了他的临床进展以及外泌体在心脏治疗中的应用。 他深入探讨了纯化外泌体产品 (PEP),正在临床层面与梅奥诊所 (Mayo Clinic) 进一步探索此类产品在伤口愈合、心肌梗塞和妇女健康等领域的再生应用。 此外,他还讨论了 PEP 减少氧化应激和炎症的机制及其抗氧化酶含量。

Tim Moseley
Tim Mosely 博士

Mosely 博士首先详细介绍了外泌体的复杂性,包括其广泛的生物过程。 他分享了外泌体产品 ExoFlo 的广泛药物研发管线,该产品可用于治疗多种不同疾病,如急性呼吸窘迫综合征 (ARDS) 和骨关节炎。 最后,他分享了 ExoFlo 如何在 ARDS 治疗中减少炎症蛋白和增加免疫细胞群,取得了许多令人鼓舞的成果。

Steven Stice
Steven Stice 博士

Stice 博士在演讲开始时重点介绍了外泌体纯化和浓缩的复杂性,以及 cGMP 设备对于扩大外泌体临床材料规模的重要性。 然后,他深入探讨了治疗药物穿过血脑屏障 (BBB) 所面临的挑战,以及神经源性外泌体 AB126 的治疗用途。 AB126 对中枢神经系统具有天然的亲和力和高血脑屏障渗透性,能够保护和修复缺血性中风后的脑组织。 最后,他探讨了 AB126 还能如何用于携带 siRNA 等各种载体进入大脑。

最后,与会者提出了一系列问题:从脂质纳米颗粒与外泌体的比较,到有关外泌体分离、纯化和表征等更复杂的问题。 简而言之,本次小组讨论内容引人入胜,强调了外泌体在药物递送和治疗高需求疾病方面拥有极具前景的机会。

请点击此处查看网络研讨会的录播视频和相关幻灯片。

RNA 药物:投资者都在为哪些技术提供资金?

Gilles Georges , formerly served as Vice President and Chief Scientific Officer at CAS

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今年初,我们分享了基于对科学文献和专利的分析获得的一系列有关 RNA 药物的报告。 从那时起,我们便开始研究这一领域的市场趋势,通过分析 CAS 内容合集TM 所获得的见解与 PitchBookPharmaprojects 的数据相结合,我们能够对投资者们支持的技术方法和迹象进行跟踪了解。

以下是我们分析得出的七个要点:

1. 过去几年中投资一直在加强

mRNA新冠肺炎疫苗成功的一个潜在影响是:自2020年以来,注入RNA疗法和疫苗领域的投资资金激增 (图1)。 该领域公司总数也有所增加,尽管不如投资资金增加的那么迅猛,这可能归因于对现有公司投资的增加,而不是投资创建新的公司 (图1)。

对 RNA 疗法的投资图 1
: 自2020年以来,对RNA疗法的投资急剧增加 (黑色柱体),而公司数量则呈逐渐增加趋势 (蓝色趋势线)。 数据来源于CAS内容合集和Pitchbook

 

2. 大部分投资注入癌症研发领域

我们分析了哪些适应症获得的资金最多,发现获得投资最多的适应症包括:癌症、传染病,以及肝脏和代谢疾病。 毫不意外,癌症是近期投资的主要适应症 (图2),这反映出癌症疗法巨大的研发市场。 这与之前2012-2016年时期大多数投资都集中于传染病和肝脏/代谢性疾相比略有变化。

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图 2. 最近对 RNA 疗法的投资主要集中在癌症治疗的发现和开发方面。 数据来自CAS内容合集和PitchBook

 

有趣的是,尽管2017-2021年这个时期的投资较2012-2016年间大幅增加,但专利数量并没有出现如此显著的增长 (图3),这可能是因为大部分投资都集中在现有专利的开发上,而不是在知识产权创新发现上。

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图 3.与投资趋势不同,2017-2021年间公开的专利数量与2012-2016年相比仅略有增长。 数据来自CAS内容合集

 

3. 在癌症研发中,对mRNA、siRNA和CRISPR技术的投资分配相当平均

仔细分析正在开发的RNA类型,我们发现在癌症适应症领域,mRNA、siRNAs和基于CRISPR的技术之间的投资资金分配相当平均 (图4)。 需要说明的是,我们将CRISPR纳入RNA疗法中是因为该技术依赖于向导RNA进行靶向作用,尽管有些人可能认为它不属于RNA疗法。

图 4
图 4. 2017至2021年间,癌症领域的投资资金在mRNAs、siRNAs和CRISPR技术之间的分配相当平均,而在传染病和肝脏/代谢性疾病领域,大部分资金用于支持基于mRNA的疗法开发 (2017-2021年)。 数据来源于CAS内容合集和Pitchbook

 

4. mRNA是传染病和肝脏/代谢疾病项目的首选分子

与开发抗癌治疗的项目不同,针对传染病的项目主要是开发mRNA疫苗 (图4)。 最近mRNA新冠肺炎疫苗的成功突显了这种疫苗开发技术的力量和速度,并且可能是mRNA在传染病中备受关注的背后驱动力。

在肝脏和代谢疾病领域, mRNA也是首选的投资分子,尽管截至本文撰稿时,美国FDA批准的四种siRNA疗法patisiran、givosiran、lumasiran和inclisiran都靶向调节肝脏中酶合成。

5. 最近对所有适应症的投资都主要集中在mRNA和siRNA,产品线中siRNA产品多于mRNA

基于对Pharmaprojects数据的分析,在所有适应症中,mRNA获得的投资最多 (图5A),尽管在2017-2021年间的产品线中siRNA产品更多 (图5B),但在2022年,情况发生了变化,产品线中mRNA产品数量远远超过了siRNA产品数量。

然而,综合分析这些信息与文献综述,可以了解到更多新的RNA形式,如circRNA、lncRNA和外泌体RNA,对其的研究兴趣正快速增长 (图6)。 很期待看到这些新型RNA能够产生多大的影响,以及它们会以多快的速度进入开发阶段。

 

A B
图 5b 图 5a

图 5. 最近的投资主要支持 mRNA (A),而有更多 siRNA 产品正在研发中 (B)。 (A 中的数据来自Pharmaprojects,B 中的数据来自PitchBook)

图 6
图 6. 就期刊和专利出版物的数量而言,包括circRNA、lncRNA和外泌体RNA在内的新型RNA正处于有史以来最快速的增长阶段。 数据来源于CAS内容合集。
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6. 大多数开发RNA产品的公司专注于单一类型的RNA,并针对多种适应症

我们分析了开发RNA疗法的主要公司,发现除阿斯利康外,大部分公司都专注于开发单一类型的RNA (表1),并将其关键技术应用于一系列适应症 (表2)。

表 1. 大多数公司均专注于单一类型的 RNA

mRNA AstraZeneca
BioNTech
Cartesian Therapeutics
Moderna
Stemirna Therapeutics
ASO AstraZeneca
Ionis Pharmaceuticals
Sarepta Therapeutics
siRNA Alnylam Pharmaceuticals
Arrowhead Pharmaceuticals
AstraZeneca
Dicerna Pharmaceuticals
Silence Therapeutics
Sirnaomics
Aptamer (RNA) TME Pharma(原 NOXXON Pharma)
miRNA AstraZeneca
CRISPR Beam Therapeutics
CureVac

表 2. 大多数公司将其技术应用于多种适应症。

Alnylam Pharmaceuticals 传染病、神经系统、肝脏、癌症、肾脏、血液
Arrowhead Pharmaceuticals 传染性疾病、神经系统疾病、肝脏疾病、癌症
AstraZeneca 心血管、肝脏、代谢、癌症
Beam Therapeutics 眼、肝脏、癌症、血液
BioNTech 传染病、癌症
Cartesian Therapeutics 神经系统、呼吸系统、自身免疫系统、癌症
CureVac 传染病、癌症
Dicerna Pharmaceuticals 传染病、肝脏、酒精使用障碍、肾脏、血液
Ionis Pharmaceuticals 眼、传染病、神经、肝脏、肢端肥大症、自身免疫系统、癌症、肾脏、血液
Moderna 传染病、心血管、肝脏、自身免疫系统、癌症
Sarepta Therapeutics
 
神经肌肉系统
Silence Therapeutics 心血管、癌症、血液
Sirnaomics 传染病、呼吸系统、肝脏、癌症、血液
Stemirna Therapeutics 传染病、癌症
TME Pharma(原 NOXXON Pharma) 移植、自身免疫系统、癌症、肾脏、血液

7. 与2021年相比,2022年对RNA产品的总体投资大幅减少

值得注意的是,RNA项目的近期投资趋势与2021年相比,总体投资大幅减少 (图7), 这一减少似乎主要归因于并购交易平均每次资金数额的大幅度减少。

图 8
图 7. 与2021年相比,2022年RNA项目的投资大幅减少,主要归因于并购交易规模的减少。

 

深入分析正受资助的科学领域

增加对RNA疗法的投资具有巨大的潜力,它可以为目前无法治疗的疾病提供新的选择,特别是在癌症、传染病、肝脏和代谢疾病以及罕见疾病方面。 然而,RNA疗法仍面临诸多挑战待克服,特别是在RNA稳定性、生物利用度和组织靶向性方面。 请参阅我们的白皮书“RNA药物:研究趋势与开发综述”,我们提供了来自CAS内容合集的见解,您将了解更多关于商业化的挑战,以及克服这些挑战所采用的策略。

研发洞察:外泌体在药物递送和诊断中的应用

CAS Science Team

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对于需要保持领先地位的研发领导者来说,本篇简短的执行摘要展示了外泌体有望重塑未来药物递送、诊断和治疗形势的原因。 本摘要简明扼要地强调了新兴趋势和关键要点,以便各团队随时了解关键参与者、重大临床进展以及重新定义外泌体未来的新方法。

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