心脏毒性预测分析的非哺乳动物临床前筛选工具的开发

我们为什么要资助这个项目?

该奖项旨在通过在药物开发使用的早期阶段引入筛选阶段，帮助替代哺乳动物在药物心脏毒性评估中的使用非洲爪蟾蜍光滑的胚胎。

药物引起的心脏毒性是药物开发过程中损耗的主要原因，在某些情况下可能导致药物在市场批准后被撤回。心脏毒性可涉及多种细胞类型的多个过程，对心脏的功能、结构或两者都有影响。监管药理学测试是在哺乳动物如狗和猴子身上进行的，但药物也将在开发早期在小鼠或大鼠身上进行筛选。当前的在体外涉及组织或细胞分析的方法不能完全再现心脏的复杂性。的非洲爪蟾蜍光滑的胚胎代表了另一种模式，因为它有一个完整的功能心血管系统约4天的发展。在这一阶段，胚胎被认为不具备承受痛苦的能力，因此为使用其他动物提供了替代品。

该学生将与格兰特·惠勒博士一起研究药物引起的心脏毒性非洲爪蟾蜍光滑的胚胎通过测量心率和生物标志物的存在。他们将使用格兰特之前开发的一种方法来测量心脏毒性生物标志物，这种方法可以从尾部和特定的感兴趣的器官中分离出胚胎的血液。学生还将培养qRT-PCR、免疫分析和elisa的技能。

该奖学金是与英国心脏基金会(BHF)共同颁发的。

用于治疗癌症、糖尿病或任何其他疾病的潜在新药物可能会导致额外的有害副作用，包括心脏毒性。在药物开发过程中未能预测此类药物的毒性是导致高损耗率和巨大成本的主要问题。药物诱导的心脏毒性可以直接或间接影响心血管系统的所有成分和功能，在本质上可以是功能和或结构(形态)。因此，在体外单一分离的器官和细胞为基础的分析在他们可以测试的东西方面是有限的。即使是目前正在开发的类器官模型系统，包括人心肌细胞、成纤维细胞和内皮细胞的混合物，也不能完全再现一个功能完整的心血管系统。心脏毒性可涉及许多过程，包括变性、坏死导致炎症变化和纤维化。它可以影响多种心脏细胞类型。因此，心脏的收缩能力和功能高度依赖于相关细胞的数量、严重程度和分布。此外，血流动力学的长期变化，特别是心率的增加，与随后的心脏结构变化有关。

我们之前展示过非洲爪蟾蜍光滑的胚胎可进行早期中、高通量小分子筛选。非洲爪蟾蜍蝌蚪有一个功能完整的心血管系统，有三腔心脏和流动的血液。因此,我们假设非洲爪蟾蜍胚胎可以在药物开发的早期阶段协助进行体外药物毒性安全性评估，然后再进行昂贵的哺乳动物临床前试验。这将导致与3Rs理论相一致的哺乳动物实验的减少。我们对纳米颗粒毒性和药物致肝损伤的研究表明非洲爪蟾蜍成为毒性研究的潜在模型(Marin-Barba等人2018,Nanoscale 10(2):690-704;Saide et al. 2019，毒理学快报302:83-91)。

这个项目的目的是进一步发展非洲爪蟾蜍作为预测器官-在这种情况下心脏特异性毒性的模型。总之，学生将使用两种已知的心脏毒性作用的药物，阿霉素和特非那定，来研究药物诱导的心脏毒性。他们将使用两种常见的方法来测试心脏毒性，测量心率和心脏毒性生物标志物进入血管/血液的释放。胚胎心率将用活体蝌蚪心脏的电影记录下来。为了测量血液标志物，学生将使用我们开发的一种新方法(Saide等。Toxicol。Letts. 2019)，我们在那里解剖特定的器官(即。肝或心)和尾非洲爪蟾蜍蝌蚪。尾巴有一个广泛的血管系统，因此将包含血液出生的生物标志物，可以很容易地评估。将使用qRT-PCR对已知的microRNA生物标志物进行心脏毒性分析。将使用免疫分析和elisa技术分析血液蛋白生物标志物，如利钠肽、心脏和骨骼肌钙蛋白、肌球蛋白轻链3、肌酸激酶、乳酸脱氢酶和脂肪酸结合蛋白3。