
疾病细胞与健康细胞分别观察两类药物反应
美西律可用于抑制异常钠电流,但药物对不同心肌细胞背景的作用有所差别。美国团队在 Cell Stem Cell 报道一项以人源细胞功能筛选为核心的研究,用于比较候选的抗心律失常作用及异常电活动风险。
初筛采用 1 名长 QT 综合征 3 型(long QT syndrome type 3,LQT3)患者的诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC)来源心肌细胞。该背景携带 SCN5A F1473C 变异,与商业健康供者心肌细胞配对测试。
患者细胞的动作电位时程较长,美西律在中间浓度可使其缩短;健康背景没有同样的缩短,高浓度下还出现动作电位延长及早后除极。另 3 个健康供者背景也出现类似的促心律失常反应。
筛选因此设置两条功能标准:在疾病背景中记录动作电位缩短,在健康背景中检查延长和早后除极。多非利特作为诱发异常电活动的阳性参照。
光学功能筛选后再直接测量离子电流
团队在 384 孔板中用电压敏感染料记录自发搏动。每种候选处理 5 分钟后,以每秒 100 帧采集信号,计算多个复极阶段的动作电位时程、搏动频率及早后除极。
初步筛出的候选再接受自动膜片钳测试,分别测量峰值钠电流、晚钠电流和快速延迟整流钾电流;随后在患者心肌细胞中以全细胞膜片钳确认。光学信号描述整体动作电位波形,膜片钳分别量化离子电流。
最终的 MexA2–5 在 F1473C 心肌细胞中,对晚钠电流的抑制效力约为美西律的 28–134 倍,晚钠电流相对峰值钠电流的选择性约为美西律的 22–117 倍。
高浓度反应仍有差异:MexA3 和 MexA4 在超过 66 μM 时可使患者及健康细胞停止搏动。MexA5 的这一高浓度效应较小。
7 种通道变异与多种细胞模型分层复测
研究将 7 种 LQT3 相关 SCN5A 通道变异分别放在 HEK293T 细胞中测试。各候选使用其在 F1473C 通道达到 80% 效应的浓度,再比较不同变异的电流抑制。
多数变异对候选有反应,但 MexA2 和 MexA3 未抑制 L409P/R588 背景的晚钠电流,MexA4 和 MexA5 则有抑制作用。不同变异的抑制反应存在差异。
团队还使用另一种 SCN5A N406K 患者背景,并在健康细胞中用离子通道调节剂建立持续性钠电流异常模型。MexA2 和 MexA5 在这些模型中缩短动作电位;美西律、雷诺嗪及 GS-967 的反应随背景而变化。
在 N406K 自发心律失常及 ATX-II 诱发的健康细胞异常电活动中,MexA2 终止异常搏动所需浓度约为美西律的 1/3。
细胞成熟度和多细胞心律失常仍影响验证范围
后续细胞比较采用代谢成熟培养,以改善钠电流依赖的动作电位。作者同时指出,iPSC 心肌细胞仍较未成熟,单层培养也缺少完整心肌组织中的多细胞心律失常基础。
本研究的药物比较覆盖患者细胞、健康背景、7 种变异通道及多种功能指标。作者把进一步药代、药效和安全性评估列为候选继续开发所需的步骤。