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大鼠重复静脉注射人脐带间充质干细胞的安全性研究

期刊:中国毒理学会第十次全国毒理学

中国毒理学会第十次全国毒理学大会的研究报告中,涉及了两项重要的毒理学研究。第一项研究是关于大鼠重复静脉注射人脐带间充质干细胞(human umbilical cord mesenchymal stem cells, hUC-MSCs)的安全性评估,由贾远源、姜海娇等作者完成。第二项研究则是关于药物L21的心脏毒性安全性评价,由李晓瑜、王功新等作者开展。这两项研究均具有重要的科学意义和应用价值,以下是详细的学术报告。

第一项研究:大鼠重复静脉注射人脐带间充质干细胞的安全性研究

研究背景与目的

人脐带间充质干细胞(hUC-MSCs)因其多向分化潜能和免疫调节功能,在再生医学领域具有广泛的应用前景。然而,hUC-MSCs的长期安全性尚未完全明确,尤其是重复给药可能引发的毒性反应。本研究旨在通过重复静脉注射hUC-MSCs,评估其对SD大鼠的毒性反应,特别是对免疫系统、器官功能和病理组织的影响。

研究流程与方法

研究选取了72只SPF级SD大鼠,按体重随机分为四组:低剂量组(1×10^6个/只)、中剂量组(3×10^6个/只)、高剂量组(6×10^6个/只)和阴性对照组(0.9% NaCl注射液)。每组雌雄各半,高剂量组和阴性对照组各24只,低剂量组和中剂量组各12只。研究流程包括以下步骤:

  1. 细胞制备与检测:hUC-MSCs经过细菌、真菌和支原体检测,细胞形态学鉴定,成活率检测,以及成骨、成脂和成软骨诱导分化鉴定。同时,检测细胞表面抗原(CD34、CD44、CD45、CD73、CD105)以确保细胞质量。
  2. 给药与观察:每隔3天通过尾静脉注射一次hUC-MSCs,共给药5次,恢复期为14天。试验期间,观察大鼠的一般临床症状、注射部位刺激性反应、眼科检查、摄食量和体重变化。
  3. 样本采集与分析:在给药期末和恢复期末,进行血常规、血凝、血清生化和组织病理学检查。特别关注免疫器官(如胸腺、脾脏)重量的变化,以及CD3+、CD4+和CD8+ T淋巴细胞百分含量的检测,并计算CD4+/CD8+比值。

研究结果

研究结果显示: 1. 免疫系统影响:hUC-MSCs未对SD大鼠的CD3+ T淋巴细胞百分含量及CD4+/CD8+比值产生显著影响。 2. 体重与摄食:各组大鼠的体重、体重增重及摄食量均无显著差异。 3. 临床症状与眼科检查:未观察到异常症状或眼科病变,注射部位亦未见刺激性反应。 4. 血液学与血清生化:血常规、血凝和血清生化指标均未见与hUC-MSCs相关的毒性反应。 5. 组织病理学检查:高剂量组(6×10^6个/只)的雌雄大鼠肺脏中均发现异物肉芽肿,且在恢复期未见恢复。中剂量组(3×10^6个/只)未观察到任何毒性反应。

结论与意义

研究得出结论:以6×10^6个/只剂量重复给予hUC-MSCs会对SD大鼠的肺脏产生不可逆的毒性反应,而3×10^6个/只剂量则未观察到毒性。因此,hUC-MSCs对雌雄SD大鼠的无可见有害作用水平(no observed adverse effect level, NOAEL)均为3×10^6个/只。这一结果为hUC-MSCs的临床应用提供了重要的安全性依据,同时也提示在未来的研究中需进一步优化给药剂量和途径,以减少潜在的毒性风险。

研究亮点

  1. 全面性:研究涵盖了免疫系统、器官功能、病理组织等多个层面的毒性评估,数据详实。
  2. 创新性:首次系统评估了hUC-MSCs重复给药对SD大鼠的长期毒性,填补了该领域的研究空白。
  3. 应用价值:研究结果为hUC-MSCs的临床安全性提供了重要参考,具有较高的转化医学价值。

第二项研究:国内首个CIPA研究支持药物L21心脏毒性安全性评价

研究背景与目的

药物L21是Merck公司开发的一种激素释放受体小分子激动剂,用于治疗内分泌疾病,目前处于国外临床II期开发阶段。然而,其同类药物曾出现QT间期延长的不良事件,提示潜在的心脏毒性风险。本研究旨在利用国内首套体外致心率失常综合风险评估(Comprehensive in vitro Proarrhythmia Assay, CIPA)平台,评估L21及其优化前药L23的心脏毒性,为IND(Investigational New Drug)申报与豁免临床TQT(Thorough QT)研究提供关键支持性依据。

研究流程与方法

研究采用以下方法: 1. 膜片钳检测:利用Molecular Devices公司的膜片钳技术,检测L21对hERG通道的阻滞效应(IC50=4.2 μmol·L^-1)。 2. 比格犬安全药理实验:在4~40 mg/kg剂量下,观察L21对QTc间期的影响,结果显示QTc延长6~11%。 3. CIPA平台评估:利用CIPA平台对L21和L23进行体外致心率失常风险评估,重点关注尖端扭转室速(Torsades de Pointes, TdP)导致的恶性心律失常风险。

研究结果

研究发现: 1. hERG通道阻滞:L21对hERG通道具有显著的阻滞效应,提示潜在的心脏毒性风险。 2. QTc延长:在比格犬实验中,L21在4~40 mg/kg剂量下导致QTc间期延长6~11%,进一步证实了其心脏毒性。 3. CIPA评估:CIPA平台结果显示,L21及其优化前药L23均具有较高的致心律失常风险,尤其是TdP的发生率显著增加。

结论与意义

研究证实,L21及其优化前药L23具有显著的心脏毒性风险,尤其是在高剂量下可能导致QTc间期延长和TdP。这一结果为L21的临床开发提供了重要的安全性警示,同时也展示了CIPA平台在药物心脏毒性评估中的应用价值。研究建议在未来的临床开发中,需对L21的心脏毒性进行严格监控,并优化其化学结构以降低风险。

研究亮点

  1. 技术创新:首次在国内应用CIPA平台进行药物心脏毒性评估,填补了国内在该领域的技术空白。
  2. 科学性:研究结合了膜片钳检测、动物实验和CIPA平台评估,数据全面且可靠。
  3. 应用价值:研究结果为L21的临床开发提供了重要的安全性依据,同时也为其他药物的心脏毒性评估提供了参考。

总结

这两项研究分别从干细胞治疗和药物开发的角度,深入探讨了毒理学领域的关键问题。第一项研究为hUC-MSCs的临床应用提供了重要的安全性数据,第二项研究则展示了CIPA平台在药物心脏毒性评估中的应用潜力。两项研究均具有较高的科学价值和实际应用意义,为相关领域的研究和开发提供了重要的参考依据。

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