
人源心肌模型提供药物测试机会
欧洲心脏病学会(European Society of Cardiology,ESC)的心肌功能工作组和心脏细胞生物学工作组在 2022 年共识中讨论动物模型与无动物方法。共识认为,人源干细胞模型有望在细胞和器官样组织层面评价新药毒性与药效,但复杂心血管疾病及部分体内药物研究仍需动物模型。
患者来源的诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)可把患者遗传背景带入体外模型。作者讨论了这类细胞在药物作用机制、高通量测试和多细胞三维心脏组织中的用途。
高通量筛选需要兼顾测量难度
作者梳理了心肌细胞增殖、细胞面积等筛选指标,以及抑制病理性聚集、保护心肌细胞免受药物毒性影响和调节钙处理等筛选目标。电活动及收缩力是重要功能指标,但高通量测量对设备要求更高,也受到细胞未成熟的影响。共识还引用了原代人心脏成纤维细胞筛选,用于寻找针对心脏纤维化和舒张功能障碍的候选药物。
未成熟细胞只能呈现部分心脏功能
共识指出,iPSC 来源心肌细胞更接近胎儿表型,线粒体和能量代谢与成人心肌存在差异,细胞制备也可能出现批次差异。这些体外模型只能呈现部分与疾病相关的整体器官功能;血管化和灌流、长期疾病过程及合并代谢疾病仍是难点。作者认为,当时常规的这类心肌细胞培养还无法呈现肝、肠或脑与心脏之间的相互作用。
模型验证需要患者与人体组织对照
作者把模型能否反映人体病理生理作为验证重点,提出应与患者特征及人心肌组织样本对照,并指出体外心脏模型与临床表型仍有距离。性别差异也是尚待充分研究的问题。共识主张综合动物研究、无动物模型和患者资料的结果,以改善心血管药物研究。