视网膜类器官的多指标药物毒性评价
组合 LDH、细胞标志、转录组和多电极记录，分析不同测试物对视网膜细胞群及光响应的影响。
用途与模型
- 研究用途
- 识别药物引起的视网膜细胞损伤、组织结构变化和信号传递异常。
- 模型与细胞来源
- 2 株健康供者来源 iPSC 建立的多层视网膜类器官，主要在第 150 天检测，第 200 天开展单细胞测序。
- 方法版本
- 2022 年 2 株 iPSC、6 种测试物与分层功能检测版本
- 实验形式
- 三维类器官直接培养液暴露；切片染色、单细胞 RNA 测序和高密度多电极阵列并行。
材料与平台
- 测试物
- 地高辛 40 nM、硫利达嗪 135 μM、酮咯酸 2.5 mM、乙醇 500 mM、甲醇 32 mM 处理 24 小时；西地那非 225 μM 处理 7 天。
- 细胞与组织检测
- LDH、神经上皮厚度、光感受器/中间神经元/神经节及胶质细胞标志、caspase-3 染色。
- 功能和分子检测
- 4096 通道多电极阵列记录白光脉冲响应；单细胞 RNA 测序检查细胞组成和表达变化。
测量指标与分析
- LDH 细胞毒性
- 神经上皮厚度
- 细胞类型阳性比例
- 光响应神经节细胞数量
- 响应细胞放电变化幅度
- 细胞组成及基因表达
将药物组与缓冲液和酮咯酸参照比较；光刺激前后放电变化至少 25% 作为响应判据，响应数量与变化幅度分开分析；单细胞结果按第 200 天测序样本独立解释。
研究设计与结果
药物集评价
- 研究设计
- 6 种测试物浓度/时间筛选后，在 2 株细胞系及不同测量方式间比较已知视网膜作用。
- 测试范围
- 3 个独立生物学实验批次，主细胞系 2 批、第二细胞系 1 批；电生理每个条件 6–8 个类器官。单细胞分析共 34,941 个通过质量筛选的细胞。
- 参照体系
- 缓冲液对照、酮咯酸参照及既有动物/人体视网膜作用资料。
- 研究结果
- 地高辛和硫利达嗪影响多类细胞，西地那非较集中影响光感受器。除酮咯酸参照外，各测试物组光响应细胞数减少，但剩余响应细胞的放电变化幅度没有显著差异。
适用条件与研究局限
- 乙醇条件没有完整覆盖另一株细胞系。
- 直接培养液暴露与人体给药后的视网膜暴露不同。
- 模型缺少中央凹样富锥区，光响应指标未直接对应临床色觉或视力症状。
来源与原文
- Human Retinal Organoids Provide a Suitable Tool for Toxicological Investigations: A Comprehensive Validation Using Drugs and Compounds Affecting the Retina原始研究 · Stem Cells Translational Medicine · 2022-02-19