心肌微组织 APD 的 Logistic 曲线拟合与分层变异分析
结合动作电位模拟、微组织浓度响应和分层基线变异，用 Logistic 曲线拟合估计动作电位持续时间（APD）延长 5% 的效应起始点（POD），并计算不确定范围。
用途与模型
- 研究用途
- 选择心脏安全性试验的浓度数、分化批次和微组织数量，并估计复极相关药物效应起始浓度。
- 模型与细胞来源
- 人心室动作电位计算模型；WTC11 诱导多能干细胞衍生心肌细胞与 5% 人原代心脏成纤维细胞组成的三维工程微组织。
- 方法版本
- 2025 年 4 参照药、5% APD 阈值与 90% 区间版本
- 实验形式
- 35 小孔/琼脂糖模具，微组织培养 6–8 天并施加 1 Hz 电刺激；药物数据为基线后 6 个逐次递增浓度，覆盖 3 个数量级。
材料与平台
- 药物数据
- 既有西沙必利、雷诺嗪、奎尼丁、维拉帕米动作电位数据；本研究增加基线重复记录分析平台变异。
- 模拟与终点
- ToRORd 人心室动作电位模型为主，改变 hERG 钾通道阻断与其他离子电流；模拟 APD90，实测以最大复极速率相关时点计算 APD。
- 曲线与重抽样
- Logistic 曲线拟合、2 段线性和最大曲率比较；保留单个微组织完整浓度曲线的自助重抽样 5,000 次，以第 5 和第 95 百分位计算 90% 区间。
测量指标与分析
- APD 相对基线变化
- APD 延长 5% 的 POD
- POD 的 90% 置信区间
- 批次、模具、微组织和搏动层级变异
- 假阳性与检出率
优先拟合早期后除极出现前的浓度段；从实际平台分层变异进行蒙特卡洛样本设计，结合 5% 变化阈值评价统计检验结果。
研究设计与结果
实验条件比较
- 研究设计
- 比较 3 类曲线估计和浓度点数，再以平台变异模拟不同批次、模具和微组织数量，并应用到既有 4 药数据。
- 测试范围
- 基线为 14 个独立心肌分化批次、57 个模具、1,701 个微组织；4 药数据各来自 2–3 个独立分化批次、3 个模具。
- 参照体系
- 最大曲率、2 段线性、Logistic 曲线拟合；有无早期后除极的浓度段；整曲线与逐浓度汇总重抽样。
- 研究结果
- Logistic 曲线拟合对异常高浓度段及采样减少较稳定，不少于 6 个浓度点时模拟误差较低。按整条微组织曲线重抽样通常得到较窄区间；加入 5% APD 变化阈值可减少重复测量检验的假阳性。
适用条件与研究局限
- 实际终点和模拟终点的复极定义不同。
- 样本设计建议依赖该平台测得的批次、模具和微组织变异。
- 药物检验限于 4 种既有参照药，尚未覆盖完整综合体外致心律失常评价（CiPA）药物集。
- 简单 hERG 药物结合模型未覆盖通道表达、加工改变等机制。