毒理学

研究有毒物质及其对活生物体的影响，对于开发安全药物和了解接触有毒化学物质对健康的影响至关重要。毒理学家在科学前沿工作，寻找新方法来识别和评估潜在有害物质带来的风险。在许多情况下，他们的工作对公共健康和安全可以起到直接的改善作用。

毒性评估在新药开发中起着关键作用，因为在早期临床试验中发现的许多潜在治疗方法都具有毒性。事实上，超过三分之一的药物开发由于存在毒性而失败，这使得早期检测对于将安全有效的治疗方法推向市场至关重要。

虽然对小鼠和大鼠进行毒性试验是评估新药安全性的标准方法，但这种方法存在局限性。由于一次只能对少数化合物进行试验，因而动物研究进展缓慢。此外，人体生理学与动物有很大的不同，因此获得的结果往往不具有代表性。

转向基于细胞的试验可对多种化学物质进行快速试验，并且能更好地体现人体生物学。3D 类器官特别有用，这是因为其复杂度较高且与人体组织的结构和功能更加相似。因此，从动物试验转向基于细胞的方法可以提供更准确的结果，从而节省时间、金钱，最重要的是，可以挽救生命。

基于细胞的毒性测定法

• 细胞健康测定          
  使用细胞系或原代细胞或更复杂的 iPSC 干细胞，以传统细胞培养形式进行这些测定。将细胞暴露于多孔板的化学物质中，使用 MTT 测定法、细胞滴度发光测定法、读板机测定法、成像方法、活死细胞测定法和凋亡测定法来评估细胞健康和死亡。
   
• 细胞活性和形态测定          
  细胞通过成像方法进行评估，其中根据细胞计数、细胞面积或核形状评估潜在毒性作用。
   
• 神经轴突生长          
  使用高内涵分析检测细胞死亡以及测定神经元生长和发芽，以评估和确定对神经元细胞的更复杂的毒性作用。
   
• 细胞器的变化          
  可使用自动化成像和先进的成像工具对核形状、微核变化和线粒体破坏进行定量分析。这些研究虽然复杂，但可以提供出色的结果。
   
• E-Phys、CA2+ 成像和其他功能测定法          
  检测化学物质对细胞功能的影响非常重要。许多有毒物质都属于离子通道阻断剂，因此可通过电生理学和钙成像来检测潜在毒性作用。

心脏毒性的综合体外评估

该工作流程有助于说明使用人 iPSC 源性心肌细胞对多种不同类别的环境化学物质和药物进行高通量筛选（即国家毒理学计划 [NTP] 筛选库）的综合体外测定法。通过 Ca2+ 流测定结合高内涵成像确定对心肌细胞收缩力的化学影响，以评估对心肌细胞生理学、线粒体膜电位和细胞活性的浓度依赖性影响。使用表型描述符进行定量毒性分析。对于数据评估，可使用浓度值进行化学物质的生物活性分组和排序，并使用数据解读软件进行可视化。

了解更多有关本研究“使用器官型人诱导多能干细胞源性模型进行环境化学物质的体外心脏毒性评估”的信息。

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