神经毒性是药物毒性评估中较难被察觉的、较隐蔽的毒性反应,其对人体损害较大且不可逆,一直以来都是药物评估中需要着重关注的方面。但是以动物体内实验来评估药物神经毒性的周期长,成本高,而且结果分析较为困难。安必奇生物为解决这一难题,建立了成熟的体外细胞模型,可以从神经毒性作用机制上评价药物对神经细胞功能、形态、对神经网络信号传导以及对神经胶质细胞免疫炎症靶点的干扰。我们帮助客户实现对药物非特异性细胞毒性和特异性神经作用的高通量筛选,结合生物信息学,细胞组学,微电极阵列等技术,有效地将药物产生的毒性反应与其潜在的分子机制相关联。

神经毒性检测的必要性

中枢神经系统(CNS)是机体中可再生性较差的组织之一,在面对外来毒性物质的伤害时非常脆弱,是医学研究中常见全身性毒性靶器官之一。神经毒性是指由物理或化学因素引起的神经系统结构和功能方面的不良反应。尤其对于未成年人而言,儿童的神经系统仍处于发育当中,容易受到一些化学制品和药物的伤害。与人体其它器官相关的药物毒性问题不同,由于神经毒性的不可感知性,大多数由于神经毒性问题导致的项目失败都发生在临床研究阶段。因此药物的神经毒性检测和筛查是药物开发研究中需要着重关注的参数。

目前,药物开发多以大规模的高通量筛选获得有治疗效力的化合物,这一方法使得传统的利用动物模型来检测神经毒性的方法难以进行。幸运的是,体外模型,如动物细胞、人原代细胞、干细胞以及近年来的共培养和3D细胞模型,可用于对大量化学物质的潜在毒性进行快速的毒理学筛选及检测。而随着体外模型的不断完善和生物信息技术的发展,基于体外模型的新毒性检测方法有可能逐渐替代传统动物试验的毒性研究。其中,来自神经系统组织的细胞培养已被证明是阐明神经系统发育和功能的细胞和分子机制的有力工具,并已被广泛用于药物神经毒性机制体外研究。

神经毒性检测

神经毒性体外检测模型

体外检测药物神经毒性的前提是建立合适的体外模型,也就是从细胞培养到神经组织切片培养的一系列各有特色的体外毒性检测模型,它们的质量直接决定了对药物毒性评价的准确性。

  • 神经系统肿瘤细胞系和神经细胞的原代培养。神经系统肿瘤细胞系和从神经系统肿瘤组织中分离出的原代细胞系,是较为简单的体外培养模型,使用方便快捷。与原代的神经细胞相比,肿瘤细胞具有性质均一、实验结果重复性好的优点。原代培养的神经细胞则可以较好地保持神经细胞的体内特征,加入对应调节因子可以实现神经轴突的快速生长和伸展。
  • 微团培养(micromass culture)。微团中培养的细胞是从发育中胚芽的中脑或芽肢分离而来,含有多种神经细胞。微团培养可以保持神经发育过程中的几种重要机制,非常适用于神经发育毒性的研究和致畸原的筛选。但由于胚胎来源有限,这种模型难以应用于大规模的筛选。
  • 细胞再聚体培养。从中枢神经系统组织切片中分离出的细胞制备悬液经旋转培养后,细胞会再次聚集,此时各类神经细胞数量达到平衡,可以模拟中枢神经系统的组成。与微团培养相似,神经细胞再聚集体模型也适用于研究发育神经毒性。对聚集体的大小,数量和蛋白含量等参数进行检测,可以客观反应出神经发育过程中的状态。
  • 神经组织切片/外植体培养。即器官型培养,可以在一定时间内保持神经组织的三维结构特征,细胞形态特征以及一些功能特征。其中,海马切片作为常用的脑组织切片,已广泛用于神经生物学和神经毒理学的研究。

得益于我们成熟的细胞与组织培养能力,安必奇生物建立了完善的药物神经毒性检测体系。我们的不仅可以通过上述体外模型评估待测药物对神经细胞组织和功能的影响,还可以通过高通量微电极阵列(MEA)技术来监测神经细胞电生理活动。如果您对药物毒性的体外模型评价有任何疑问,请直接和我们联系。我们会根据实际情况为客户定制一站式高品质实验方案,帮助您解决药物开发过程中遇到的困难。

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