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新药有没有毒？问问心脏吧！新型微生理系统助力药物筛选
2015-03-10 16:25:19 慕雪发布 来源:益择网
益择网讯（慕雪/编译）医学上，用非人类动物模型来预测人类对新药反应的方法失败率非常高，这是由生物物种间的基本差异造成的。正因为心脏细胞离子通道电流通常能改变物种和数量，且许多心血管药物的目标作用点就是这些通道，所以差异会使实验低效且昂贵，不能准确评估药物对人类的毒性。为此，加州大学伯克利分校生物工程教授凯文·希利领导的研究小组发明了心脏微生理系统，他们称其为“芯片上的心脏”；该系统能有效利用人体心肌细胞来模拟人类心脏对心血管药物的反应，它迈出了寻找准确、快速测试药物毒性方法的重要一步，未来将会取代动物模型来安全有效地筛选新药。
系统的3D结构可媲美人类心脏纤维结蹄组织，研究人员向硅芯片上的空腔内加入分化的人类心脏细胞，细胞微流控通道两侧的区域为血管模型，能模仿人体组织中营养和药物的扩散交换过程，未来，这一设置还能让研究人员监控细胞清除代谢废物的过程。该系统是动态的，可重现人体组织接触营养和药物的真实过程。”心脏细胞被装入腔内后24小时开始以正常生理周期（每分钟55次-80次）跳动。研究人员用该系统监测了心脏细胞对四个著名心血管药物（异丙肾上腺素、e - 4031、维拉帕米和美托洛尔）的反应，用心脏组织跳动率的变化来衡量其对化合物的反应。研究发现，心脏细胞接触药物后的反应可预测。例如，接触异丙肾上腺素（治疗心动过缓的药物）半个小时后，心脏组织的跳动率从每分钟55次提高到每分钟124次。
目前，研究人员正在研究该系统是否能模拟多器官相互作用。 “将心脏和肝脏组织相连能让我们确定一种药物是否最初作用于心脏时是良好的，但经过肝脏以某种途径代谢就变成了有毒的。”希利说。系统中的心脏组织数周后依然有效，使用该系统可显著缩短新药开发上市的时间并节约成本。
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