实时xCELLigence细胞分析系统在药物心脏毒性筛选中的应用

药物的心脏毒性越来越受到关注,大量临床上使用的药物由于心脏毒性而被撤市或监管。因此,药物安全评价是研发过程中非常重要的一步。实时xCELLigence细胞分析系统是一种基于电子阻抗的非标记性、非侵入性、实时动态的细胞分析检测技术,它可以广泛地应用于药物的毒性筛选中。xCELLigence RTCA Cardio系统具有高的时间分辨率,能灵敏地、精确地监测到药物作用于心肌细胞后心肌细胞搏动频率、节律、幅度等指标的改变,并通过Poincaréplots分析其心率变异性。这些指标均与药物的心脏毒性有着密切的关系。因此,该系统具有高的特异性,能在药物研发的早期阶段筛选其心脏毒性。本文对RTCA的基本原理和其在药物心脏毒性筛选中的应用作一综述。

运用实时细胞分析系统监测原代乳鼠心肌细胞的生长及搏动评价抗心律失常药物

目的：建立实时细胞分析系统（ RTCA）心脏毒性研究方法,并应用于药物心脏毒性的早期筛选。方法采用RTCA Cardio系统和新生1～2 d SD大鼠原代培养的心肌细胞建立体外药物心脏毒性早期筛选方法,并用具有抗心律失常药物奎尼丁和利多卡因,通过观察心肌细胞搏动频率、幅度和搏动节律不规则性（ BRl）指数的变化,验证其评价药物的心脏毒性的效果。结果原代心肌细胞接种到 RTCA Cardio E-Plate 96孔板24 h后出现心肌细胞搏动,48 h 后心肌细胞搏动规律且稳定,可持续至少3 d。加入奎尼丁后迅速抑制心肌细胞的搏动,使心肌细胞的搏动频率由155±5降到0,6 h 后抑制作用减弱；低浓度奎尼丁（3.1μmol·L^－1）使心肌细胞搏动恢复到124±16。24 h奎尼丁浓度小于100.0μmol·L^－1时,均能全部恢复细胞搏动。利多卡因加入原代心肌细胞后,心肌细胞的搏动频率、幅度、BRl的变化趋势呈明显的浓度依赖性,浓度越高,对心肌细胞的抑制作用越显著。结论 RTCA Cardio心脏毒性筛选方法可精确地检测出奎尼丁和利多卡因的心脏毒性,提示 RTCA Cardio 心脏毒性筛选方法可用于心脏毒性早期筛选。

人胚胎干细胞在药源性心脏和肝毒性研究中的应用进展

人胚胎干细胞(hESC)具有无限增殖和诱导分化为心肌细胞和肝细胞的能力,可应用于新药筛选和药物的安全性评价过程。心脏毒性和肝毒性是新药研发失败、被监管以及撤市的主要原因。hESC分化的心肌细胞和肝细胞具有结构和功能特性,能在体外模拟药物的心脏和肝毒性,且基于hESC诱导分化的心肌细胞和肝细胞建立的体外新药安全评价系统,具有实验周期短、用药量少、成本低和有效避免种属差异等优点。因此,hESC分化的心肌和肝细胞在药物毒理学研究中具有广阔的应用前景。

基于人胚胎干细胞的实时细胞系统评价心脏毒性方法的建立

目的采用人胚胎干细胞诱导分化的心肌细胞(human embryonic stem cells derived cardiomyocytes,h ESC-CM)联合实时细胞分析系统(real-time cell analysis Cardio,RTCA Cardio),建立一种体外药物心脏毒性早期筛选方法。方法将h ESC-CM接种到RTCA Cardio E-Plate 96孔板,分析心肌细胞的搏动频率、幅度和搏动节律不规则性指数确定细胞最佳接种密度及检测时间,建立体外药物心脏毒性早期筛选方法。在此基础上,分别采用0.1%DMSO作为溶剂对照及具有抗心律失常作用的药物奎尼丁(0.2、0.78、3.13、12.5、50和100μmol·L-1)作为阳性对照进行了验证。结果0.1%DMSO对h ESC-CM的生长指数(cell index,CI值)、搏动特征图谱及搏动频率和幅度均无影响。而与溶剂对照组相比,奎尼丁浓度≥3.13μmol·L-1时影响细胞CI值和特征性搏动图谱,抑制细胞搏动频率和幅度,且具有浓度依赖性,浓度越高细胞搏动信号恢复所需时间越长,对搏动频率和幅度的抑制作用越明显。结论采用h ESC-CM联合RTCA Cardio系统建立的体外药物心脏毒性早期筛选方法可以检测出奎尼丁对心肌细胞搏动状况的影响,该方法可作为一种高通量筛选工具用于临床前药物心脏毒性早期筛选。

9种不同心血管风险的临床药物对hERG钾通道的作用

目的:在GLP实验室评估膜片钳检测临床用药物对hERG(human ether-à-go-go related gene)钾通道作用的差异性和重复性,研究9种致尖端扭转型室速(TdP)风险的临床用药物(高风险临床用药物:苄普地尔、奎尼丁、索他洛尔;中风险临床用药物:昂丹司琼、西沙比利、特非那定;低风险临床用药物:雷诺嗪、维拉帕米和美西律)对hERG钾通道的阻断作用。方法:采用全细胞膜片钳技术记录不同浓度的苄普地尔、奎尼丁、索他洛尔、昂丹司琼、西沙比利、特非那定、雷诺嗪、维拉帕米和美西律作用于外源稳定转染表达hERG钾通道的HEK293细胞(hERG-HEK293稳态细胞)后hERG电流(IKr)的变化,研究上述临床用药物对IKr作用的浓度依赖性及半数抑制浓度(IC50)。结果:9种临床用药物对hERG-HEK293细胞上IKr作用具有浓度依赖性,且高风险临床用药物苄普地尔和奎尼丁的IC50值分别为98.32 nmol/L和1.95μmol/L,索他洛尔的IC50值大于300μmol/L;中风险临床用药物昂丹司琼、西沙比利和特非那定的IC50值分别为0.94μmol/L、39.10 nmol/L和128.58 nmol/L;低风险临床用药物雷诺嗪、维拉帕米和美西律的IC50值分别为9.94μmol/L、235.49 nmol/L和65.56μmol/L。本实验所得临床用药物IC50值基本与文献相符。结论:临床用药物致TdP风险与hERG通道的阻滞作用密切相关,但hERG通道阻断不等同于TdP风险,还与心脏上表达的多种离子通道有关,某些临床用药物可以通过阻断钠通道和钙通道而降低风险。本研究结果提示本方法所得数据可靠,为国内GLP实验室进行hERG钾通道评价研究提供了参考依据,可用于药物心脏毒性评价。

人胚胎干细胞和诱导型人多能干细胞分化的心肌细胞在药物心脏毒性筛选中的应用

心脏毒性是药物研发失败的主要原因之一,也是临床前安全评价研究的难题之一。人胚胎干细胞和诱导型人多能干细胞均具有无限增殖、自我更新和多向分化的特性,为体外心脏毒性筛选实验提供了细胞资源。人胚胎干细胞和诱导型人多能干细胞诱导分化的心肌细胞相似,具有相同的形态结构,且随着培养时间的推移,功能性K+、Na+、Ca2+通道密度逐渐增加、心肌特异性基因ANF、α-MHC、MLC-2a的表达量增加,具有相似的动作电位时程和收缩性等特点,相当于幼稚型心肌细胞。将它们应用于已知作用药物的心脏毒性筛选,检测心肌细胞离子通道、动作电位、心脏损伤标志物、收缩功能的变化,获得与临床相似的结果。因此,建立人胚胎干细胞和诱导型人多能干细胞诱导分化心肌细胞的体外评价模型,大大减少了药物研发的时间和成本,克服了种属间的差异,推动了心脏毒性体外评价方法的发展。

玉屏风颗粒浸膏对幼年SD大鼠发育毒性的研究

目的幼年SD大鼠连续182 d经口灌胃给予玉屏风颗粒浸膏(简称"玉屏风浸膏"),停药28 d,观察玉屏风浸膏对幼年SD大鼠发育毒性的影响。方法 160只SD大鼠随机分为4组,分别为阴性对照组(去离子水,0.00 g/kg)和玉屏风浸膏低、中及高剂量组,分别经口灌胃给予去离子水、3.95、7.90及15.80 g/kg玉屏风浸膏,等浓度(0.79 g/ml)不同体积;评价药物对动物生存情况、临床征状、体质量、摄食量、眼科、自发活动能力、学习和记忆功能、血液学指标、血清生化学指标和免疫功能、生长激素和胰岛素样生长因子Ⅰ、精子、骨密度和骨量指标以及组织病理学指标的影响。结果与对照组相比,各给药组动物的生存情况、临床征状、体质量、摄食量、眼科、自发活动能力、学习和记忆功能、血液学指标、血清生化学指标和免疫功能、生长激素和胰岛素样生长因子Ⅰ、精子、骨密度和骨量指标以及组织病理学指标均无与给予玉屏风浸膏相关的明显毒性改变。结论玉屏风浸膏在幼年SD大鼠中未观察到发育毒性的剂量水平为15.80 g/kg。

镉毒性分子机制及评价方法的研究进展

镉是一种环境重金属,可引起多种毒性反应,也是药物毒理学研究中的重要阳性药物。镉毒性效应相互关联使其分子机制变得十分复杂。本文综述了镉毒性最重要的几种分子机制,包括基因表达改变、抑制受损DNA修复、干扰细胞凋亡及细胞自噬和诱导氧化应激反应。并根据镉毒性分子机制和主要毒靶器官,总结了相应的评价指标及临床前安全性评价方法,如组织病理学检查、镉含量检测、氧化还原状态检测(酶抗氧化系统与非酶抗氧化系统的标志物测定)、免疫印迹法和酶联免疫吸附法检测相关蛋白与酶含量、实时酶聚合链式反应评价相应的基因表达状况等。进而为镉毒性的分子机制探究及镉类似机制的药物安全性评价提供建议。

药物骨毒性临床前评价方法与其机制的研究进展

骨骼是人体重要的系统,具有支持、保护、造血、维持矿物质平衡等功能,目前药物骨毒性问题已引起全球关注,其临床前评价非常重要。药物骨毒性临床前的评价方法主要包括检测骨密度、骨组织形态学、骨强度和骨代谢指标等。Wnt/β-catenin、RANKL/RANK/OPG和BMP-2/Smads等信号通路参与调控骨代谢过程,因此深入了解这些信号通路可为药物骨毒性临床前评价提供新的思路。

microRNA对心脏离子通道调控作用的研究进展

microRNA是一类长度约为22个核苷酸的非编码小RNA分子,通过与靶mRNA的3′端非翻译区(UTR)的互补结合,引导沉默复合体降解靶mRNA或阻碍其翻译。microRNA在调节心血管组织基因表达过程中具有重要作用,并参与心血管疾病尤其是心律失常的发生发展。microRNA可通过影响心脏离子通道基因的表达,引发心律失常。本文综述microRNA对心脏离子通道调控作用的研究进展,旨在为研究其调控机制及以microRNA为靶点的治疗方法提供参考。