毒性病理学中人工智能和机器学习的应用研究进展

毒性病理学是促进动物和人类健康发展最有价值的学科之一,药物非临床安全性评价毒性研究中对石蜡包埋、苏木精和伊红染色切片的组织病理学检查是毒性病理学评价的金标准。数字毒性病理学、人工智能(artificial intelligence, AI)尤其是机器学习(machine learning, ML)是全球颠覆性、快速发展的技术领域,其对组织病理学领域的影响正在迅速显现。组织病理学检查种类繁多算法的发展和应用,表明人工智能病理学平台可深度影响将来数字毒性病理学、精准医疗和个性化医疗。然而,与所有其他革命性的技术相同,人工智能病理学平台在实施和应用过程中存在诸多挑战。本文综述了人工智能和机器学习的发展、人工智能在毒性病理学中的应用、机器学习在数字毒性病理学中的应用以及人工智能对数字毒性病理学的影响,以期为我国毒性病理学中人工智能和机器学习的应用提供一定参考。     

伏立康唑在新西兰白兔眼组织中的浓度测定及眼组织分布研究

目的 建立新西兰白兔眼组织中伏立康唑浓度的测定方法,并应用于玻璃体腔注射伏立康唑的眼组织分布研究。方法 采用高效液相色谱-串联质谱（HPLC-MS/MS）法测定兔眼组织中伏立康唑浓度。以甲苯磺丁脲为内标,色谱柱为Waters X-Bridge BEH C₁₈（50 mm×2.1 mm,2.5 μm）,流动相A：0.2%甲酸-水溶液;流动相B：0.2%甲酸-乙腈溶液;梯度洗脱程序：0～0.30 min,30% B;0.30～1.81 min,30%→90% B;1.81～2.30 min,90% B;2.30～2.31 min,90%→30% B;2.31～2.60 min,30% B;体积流量为0.5 mL·min^-1,柱温30℃,进样量1 μL。使用电喷雾离子源,以多重反应监测方式进行正离子扫描,用于定量分析的离子对分别为m/z 350.1→281.1（伏立康唑）、m/z 271.1→155.0（内标）。新西兰白兔按照体质量、性别随机区间分成5组,每组6只,雌雄各半。无菌条件下,新西兰白兔眼部散瞳,im氯胺酮12 mg·kg^-1、赛拉嗪3 mg·kg^-1麻醉动物,玻璃体腔注入伏立康唑眼用注射剂,分别在行玻璃体腔注射术后的0.5、1.0、4.0、24.0、48.0 h,过量麻醉后放血处死试验兔。冰浴条件下分离兔眼组织（结膜、角膜、房水、虹膜、晶体、玻璃体、视网膜、脉络膜、巩膜）,采用建立的HPLC-MS/MS测定各组织中伏立康唑浓度。结果 伏立康唑质量浓度在0.5～500.0 ng·mL^-1,线性关系良好（R²＞0.98）,定量下限为0.5 ng·mL^-1。批内精密度（RSD）和准确度（RE）均小于15%,伏立康唑各眼组织的提取回收率均大于85%;新西兰白兔单眼单次给予伏立康唑后,其主要在眼后段分布,且视网膜浓度相对玻璃体、脉络膜更高。结论 建立的伏立康唑测定方法分析时间短,能够快速检测眼组织中的药物,准确度和灵敏度高,适用于伏立康唑在眼组织的分布研究。     

固定比率食物强化法建立大鼠可卡因药物辨别模型

目的建立固定比率为10(FR10)的大鼠可卡因药物辨别模型,进行可卡因辨别效应和剂量关系的测试及半数有效量(ED50)测定。方法采用FR值逐渐递增1和每获得5次奖励FR值自动增加1的两种实验程序对32只SD大鼠进行食物训练,食物训练成功的大鼠给予可卡因10 mg·kg^-1或氯化钠注射液进行辨别训练;将辨别训练成功的大鼠依次给予可卡因0、0.1、0.5、1.25、2.5、5、10 mg·kg^-1进行替代测试,并计算ED50值。结果有27只大鼠食物训练成功进入到辨别训练阶段。采用FR值1、2、4、6、10渐进递增的程序,用时(27.2±2.9) d共19只大鼠辨别训练成功。用可卡因0、0.1、0.5、1.25、2.5、5、10 mg·kg^-1进行14只大鼠的替代测试,可卡因踏板反应百分数分别为(18.7±25.1)%、(2.1±4.0)%、(16.1±37.3)%、(36.4±45.9)%、(57.1±48.8)%、(74.3±41.0)%和(91.6±25.0)%,通过线性拟合求得可卡因ED50值为3.67 mg·kg^-1。结论成功建立FR 10可卡因药物辨别模型,可卡因0~10 mg·kg^-1诱导的辨别效应呈剂量依赖性增加趋势,ED50值为3.67 mg·kg^-1。     

不同心血管风险的临床药物对hERG钾通道的作用研究

摘要：目的在GLP实验室评估膜片钳检测临床用药物对hERG钾通道作用的差异性和重复性,研究9种致尖端扭转性室速（TdP）风险的临床用药物（高风险临床用药物：苄普地尔、奎尼丁、索他洛尔;中风险临床用药物：昂丹司琼、西沙比利、特非那定;低风险临床用药物：雷诺嗪、维拉帕米和美西律）对hERG钾通道的阻断作用。方法采用全细胞膜片钳技术记录不同浓度的苄普地尔、奎尼丁、索他洛尔、昂丹司琼、西沙比利、特非那定、雷诺嗪、维拉帕米和美西律作用于外源稳定转染表达hERG钾通道的HEK293细胞（hERG-HEK293稳态细胞）后hERG电流（IKr）的变化,研究上述临床用药物对IKr作用的浓度依赖性及半数抑制浓度（IC50）。结果9种临床用药物对hERG-HEK293细胞上IKr作用具有浓度依赖性,且高风险临床用药物苄普地尔和奎尼丁的IC50值分别约为98.32 nmol?L-1和1.95 μmol?L-1,索他洛尔的IC50值大于300 μmol?L-1;中风险临床用药物昂丹司琼、西沙比利和特非那定的IC50值分别约为0.94 μmol?L-1、39.10 nmol?L-1和128.58 nmol?L-1;低风险临床用药物雷诺嗪、维拉帕米和美西律的IC50值分别约为9.94 μmol?L-1、235.49 nmol?L-1和65.56 μmol?L-1。本实验所得临床用药物IC50值基本与文献基本相符。结论临床用药物致TdP风险与hERG通道的阻滞作用密切相关,但hERG通道阻断不等同于TdP风险,还与心脏上表达的多种离子通道有关,某些临床用药物可以通过阻断钠通道和钙通道而降低风险。本研究结果提示本方法所得数据可靠,为国内GLP实验室进行hERG钾通道评价研究提供了参考依据,可用于药物心脏毒性评价。     

非整倍体诱导剂的检测方法及风险评估

非整倍体(aneuploidy)指细胞核内染色体数不是染色体组的整倍数,包括单体、三体、四体、双三体、缺体等,与恶性肿瘤发生密切相关。非整倍体诱导剂(aneugen)指诱导子细胞染色体数目增加或减少,即导致非整倍体形成的物质。现行的遗传毒性试验指导原则要求评估化学物质诱发非整倍体的可能性,但标准的遗传毒性试验组合不包括专门评估非整倍体诱导剂的试验。微核试验结合FISH和CREST染色为染色体数目畸变提供了直接的证据;体外多终点试验和毒性追踪分析可通过MoA检测非整倍体诱导剂。目前对生殖细胞非整倍体诱导剂进行全面风险评估的数据较少,因此在未来有必要开展非整倍体诱导剂对生殖细胞影响的研究,并对其进行全面的风险评估,以补充这一领域数据的空缺。本文对目前哺乳动物体细胞和生殖细胞中非整倍体形成机制、检测方法、危害以及暴露后的风险评估进行综述。     

干细胞来源细胞治疗产品非临床安全性评价概述

随着细胞治疗产品研发的快速发展,新的干细胞治疗产品不断被开发,但帮助设计非临床安全性评价研究的相关指导性文件相对不足。干细胞治疗产品不仅来源不同,产品安全性因素也不同,存在异位组织形成、不可控生物分布、免疫原性和成瘤性等潜在风险。不同的干细胞治疗产品给非临床安全性研究带来极大挑战。本文简要概述干细胞的种类及干细胞来源细胞治疗产品非临床安全性评价一般原则,重点关注干细胞来源细胞治疗产品非临床安全性评价中动物选择、试验设计和成瘤性研究等方面,以期为我国干细胞来源细胞治疗产品的非临床安全性评价提供参考。     

基于RBL-2H3与P815细胞体外模型的聚山梨酯80、维生素K1注射剂、注射用两性霉素B脂质体类过敏反应潜在风险评价

目的 基于 RBL-2H3及 P815细胞系,选择 Compound 48/80（C48/80）为阳性药构建类过敏反应的体外评价模型,初步评价聚山梨酯80、维生素K₁注射剂（VK₁I）、注射用两性霉素B脂质体（ABL）导致类过敏反应的潜在风险。方法 应用 CCK-8 法检测 C48/80（10、30、60、100 μg·mL^-1）、聚山梨酯 80（2.5、5.0、10.0、50.0 mg·mL^-1）、VK₁I（0.625、1.250、2.500、5.000、10.000 mg·mL^-1）、ABL（0.125、0.250、0.500、1.000、2.000 mg·mL^-1）对 RBL-2H3、P815 细胞活性的影响,计算半数抑制浓度（IC₅₀）,阳性药及受试物均选择＜IC₅₀浓度进行后续实验;结合中性红染色形态学观察,研究阳性药及受试物的细胞毒性;流式细胞仪检测Annexin V阳性细胞率及Fluo-4AM标记率;ELISA法检测β-氨基己糖苷酶（β-Hex）及组胺释放量。结果 中性红染色结果显示,在C48/80作用下RBL-2H3、P815细胞部分皱缩或者偶有破损,但大部分细胞仍维持完整细胞形态;在聚山梨酯 80、ABL、VK₁I高浓度的作用下,RBL-2H3、P815细胞大部分仍能保持正常形态。C48/80在＜IC₅₀浓度时能够引起较强的细胞脱颗粒反应,模型建立成功。聚山梨酯80、VK₁I在＜IC₅₀浓度时均出现了浓度相关性细胞脱颗粒现象,与对照组比较,2种细胞聚山梨酯80 2.5、5.0 mg·mL^-1组及VK₁I 0.75、1.50、3.00 mg·mL^-1组Annexin V阳性率、Fluo-4AM标记率均显著升高（P＜0.05、0.01）;聚山梨酯 80 2.5、5.0 mg · mL^-1 组及 VK₁I 1.5、3.0 mg·mL^-1组的组胺、β-Hex释放量显著升高（P＜0.05、0.01）。ABL 组 Annexin V 阳性率浓度相关性升高趋势不明显 ,与对照组比较 ,仅 P815 细胞 ABL 2.00 mg·mL^-1组显著升高（P＜0.05）,且升高幅度不大 ;与对照组比较 ,2种细胞ABL 1、2 mg·mL^-1组的Fluo-4AM标记率和组胺、β-Hex释放量显著升高（P＜0.05、0.01）。结论 聚山梨酯80、VK₁I高浓度具有导致类过敏反应产生风险,ABL 还需进一步研究。     

生物标志物免疫分析方法学验证难点：稳定性

在生物标志物分析方法学验证项中,稳定性验证是难点。与药动学分析不同的是,生物标志物分析待测物为内源性物质,其稳定性与标准品（一般为重组蛋白）有很大不同。所以,生物标志物稳定性验证样品应采用内源性真实样本。但是受分析方法变异影响,内源性真实样本的准确浓度无法得知,而且难以获取新鲜的未冻存过的样本,最终导致稳定性的接受标准难以界定。运用趋势控制图和计算机分析等手段可以更准确地判断生物标志物的稳定性。     

雷公藤甲素生殖毒性及其防治策略研究进展

雷公藤甲素是传统中药雷公藤中最主要的生物活性成分,具有抗癌、抗炎和免疫抑制等功效,临床上用于治疗肿瘤,类风湿性关节炎和系统性红斑狼疮等自身免疫疾病.然而,雷公藤甲素具有严重的生殖毒性,会造成精子数量减少和活力下降,直接损伤睾丸、卵巢和子宫等,其毒性机制主要与氧化应激、线粒体损伤,及乳腺癌耐药蛋白、过氧化物酶体增殖物激活...