膜片钳示意图包含微电极、放大器、浴槽电极与显微镜。
膜片钳测量装置示意。(PeaBrainC / Wikimedia Commons;CC BY-SA 4.0)

心脏离子通道资料与临床 ECG 的对应

2025 年 12 月 21 日,Clinical and Translational Science 发表 FDA 团队的离子通道研究。文章针对已有通道资料与临床心电图(electrocardiogram,ECG)或促心律失常表现不完全对应的药物,重新进行膜片钳测量,并单独检查部分主要代谢物。

本研究采用与国际人用药品注册技术协调会(International Council for Harmonisation,ICH)S7B 问答 2.1 最佳实践一致的检测思路。研究以具体药物的数据检查:怎样的实验条件和资料组成,有助于解释已知的临床信号。

氯喹、洛匹那韦与利托那韦的多通道作用

团队重新测量氯喹(chloroquine)、洛匹那韦(lopinavir)和利托那韦(ritonavir)对不同心脏电流的作用。在当前检测中,氯喹对内向电流与 hERG 电流的阻断范围更接近;洛匹那韦和利托那韦对钙电流的阻断,也比早期比较资料显示的更强。

作者将新的阻断曲线与既有的 QTc、PR 和 QRS 间期变化比较,分析多种心脏电流受到抑制时,临床心电图中的对应表现。

药物损失与溶解状态影响实际暴露

团队测量部分 hERG 实验中的药物浓度,发现灌流装置中的药物损失。洛匹那韦与利托那韦还具有有限溶解度,溶液中沉淀与已溶解药物需要区分。 hERG 检测中,氯喹、洛匹那韦和利托那韦的平均损失分别约为 19%、38% 和 24%,按实测暴露校正后得到的阻断效力也随之改变。

论文为便于比较不同实验室的旧资料,仍以名义浓度绘制部分多通道曲线,同时另报告暴露核对结果。

重新测量 Vanoxerine 的通道作用

Vanoxerine 的既有文献曾报告不同的多通道作用轮廓。当前研究发现其对 hERG 的阻断强于所比较的内向电流阻断;作者认为,这种相对作用与此前临床心律失常信号较为一致。

这一部分还结合已发表的人 iPSC 心肌细胞结果讨论功能对应。

团队以维拉帕米(verapamil)和雷诺嗪(ranolazine)作功能比较。维拉帕米对 hERG 与钙电流的阻断范围较接近;雷诺嗪则对 hERG 与晚钠电流表现出相近的阻断效力。这些内向与外向电流共同受抑的特征,与其已有临床心电变化相对应,也为解释 vanoxerine 以 hERG 作用为主的轮廓提供参照。

母药之外,主要代谢物可能参与 hERG 阻断

研究另比较阿司咪唑(astemizole)及去甲基阿司咪唑、利培酮(risperidone)及帕利哌酮(paliperidone)、克拉霉素(clarithromycin)及 14-羟基克拉霉素的 hERG 作用。作者同时检查阻断效力和临床暴露,判断主要代谢物对总作用的贡献。

对阿司咪唑和利培酮,纳入主要代谢物后,作者估计的 hERG 安全裕度(safety margin)减小。利培酮由仅考虑母药的 160 降至合并帕利哌酮后的 11;克拉霉素合并主要代谢物时,由 29 变为 23,变化较小。

以阿司咪唑为例:按论文采用的临床暴露与相加作用假设,仅考虑母药时,hERG 安全裕度估计为 210;纳入去甲基代谢物后为 3。

如何估算母药与代谢物对 hERG 的总阻断作用

团队根据母药与代谢物的结构相似性,假设两者在 hERG 通道上的结合位点重叠,再按竞争性抑制的相加作用估算它们对通道的总阻断作用。

上述计算使用文献中的临床最高血药浓度。由于缺少足够的对应心电资料,研究尚未按引起同样程度 QTc 延长的暴露条件统一计算安全裕度。代谢物和部分钙、钠电流实验中的实际药物浓度也没有核验,这些因素会影响不同检测结果的直接比较。

通道测量重复性与心肌功能的转化研究

论文指出,不同实验条件可能改变药物与通道的相互作用,同一实验室重复检测也会出现数值波动。重复性资料是解释这些差别的背景。

作者建议将膜片钳、人源心室肌细胞及临床资料结合,进一步确定内向电流需要受到多大程度的抑制,才能减轻 hERG 阻断相关的促心律失常风险。

来源与延伸阅读

  1. Alvarez Baron C, Zhao J, Guo D, et al. Reassessing the Conduct of Patch Clamp Cardiac Ion Channel Assays to Improve Nonclinical Data Translation to Clinical ECG Changes and Proarrythmia Risk. Clinical and Translational Science. Published 2025-12-21. doi:10.1111/cts.70451. ↗

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