在四月初举办的英国毒理学会年会上,ApconiX公司获颁学会的‘体外项目2022年度最佳报告奖’。该报告探讨了将iPSC细胞培养技术与Axion公司的Maestro高通量MEA系统相结合,用于药物促癫痫风险早期体外发现的工作。

这家公司位于英国柴郡,由三位前阿斯利康雇员创立。凭借在临床前安全毒理及离子通道电生理方面的丰富经验,团队旨在为制药行业提供专业的药物临床前安全评价服务。

而在干细胞技术和临床前药物安评领域,中国企业的力量和声音也正在日益壮大。Axion作为全球领先的高通量MEA系统供应商,很荣幸能够通过产品应用及其价值的实现,参与到用户及行业的成长中。

现在,就让小编以ApconiX公司报告的海报内容为例,带大家走入这个领域。

 

海报标题

 

Development of a human derived induced pluripotent stem cell neuronal assay for early in vitro detection of seizure liability

 
    —基于hiPSC-neuron开发的实验技术,可以被用于早期体外药物促癫痫风险的评估
 

研究目的

一直以来,促癫痫风险都是造成药物开发失败的重要原因。要避免其引发的项目延期、成本增加、竞争力丧失及安全隐患等后果,我们就需要有更好的手段去精准地发现这种潜在风险。作为一种高通量的体外实验技术,基于hiPSC的药物安全评估或许能成为有效的、且能降低动物测试昂贵开销的解决方案。具体来说,需要基于微电极阵列系统,配合对人脑中细胞亚型具备代表性的hiPSC样本,来完成这种实验。和在使用hiPSC衍生心肌细胞时一样,大家要重点关注样本的批间差异及不同神经细胞亚型的比例。

 

实验方法

实验中用到的所有细胞均购自于Fujifilm CDI公司。1号批次神经细胞样本包含80%谷氨酸能和20%GABA能神经元,2号批次的比例为97%和3%。将它们与星形胶质细胞一同培养于24孔微电极阵列板内,并使用Axion公司的Maestro EDGE微电极阵列系统来监控神经元网络的成熟度及药物对其的作用。
 

 

 
一共使用到了5种常见的已知作用机理的促癫痫药物。将它们分别加入细胞培养物中,在一小时后观察样本对药物的反应所导致的电生理变化。在培养开始的第28天,对所有样本都按照这种方法做了5种药物的处理。而对于1号批次神经细胞,由于其网络成熟相对比较慢,还在第14天和第21天,增加了picrotoxinpentylenetetrazole这两种药物的处理实验。

 

 

 

实验结果及分析

 

 

首先通过观察神经元网络的自发放电来判断不同批次样本在成熟度和一致性上的差别。我们对两个批号的样本开展了共四次每次时长为5分钟的电信号记录。采样时间点为开始培养后的第5、14、16和24天。
每个数据图中的横向光栅可以代表来自于单个或者少数几个神经元间的发放,而纵向的红色线框则代表整个神经网络的同步簇放电。最上方的峰图表征了每个时间点的全网络合计发放次数,它能反映出一段时间内兴奋性和抑制性神经元共同活动所形成的网络震荡规律。
仅通过这种可视化数据分析,我们就能发现,1号批次的细胞及其网络的成熟速度明显要比2号来得慢,孔间差(数据未展示)也要大一些。这或许和它含有更多的抑制性神经元有关。
 

 

 
各种药物在两个批号的细胞上产生的作用不尽相同。
安定药Chlorpromazine为中枢多巴胺受体的拮抗剂, Linopirdine是Kv7通道阻滞剂。它们在两种样本上都明显能诱发出更多的癫痫样网络簇放电。
4-AP作为钾通道阻滞剂在两组样本上的作用相反:加药后在1号批次细胞上能够记录到更多的网络簇放电;而二号细胞样本却会变得更少。
最后的两种GABA-A阻滞剂,在一号批次细胞样本的成熟过程中有着不一样的作用。似乎Picrotoxin诱发癫痫样放电现象的能力与细胞的成熟度更为正相关一些。而在二号批次的样本中,两种阻滞剂都没有能够诱发明显的癫痫样放电。
 

讨论

 
由此可见,神经元网络的细胞亚型构成及加药时间点这两个因素,可能会通过影响样本的蛋白表达进而对新型药物体外促癫痫风险的评估结果产生影响。所以,我们在未来的相关工作中要加以重点关注。
这些初步的研究表明,基于hiPSC-neuron的MEA实验,具有被应用于在体外对药物促癫痫风险做出早期评估的价值,以便药物开发者能在尽可能早的阶段,对化合物的设计展开优化以减少临床风险。从而能很大程度上去避免可能发生在研发后期的在实验动物、资源和时间上的浪费。
 

 

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-获取原文-

 

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