药物毒性机制研究新方法概况
- 格式:doc
- 大小:45.00 KB
- 文档页数:8
药物毒性机制与安全性评估的新技术方法药物的研发过程中,毒性机制和安全性评估是至关重要的环节。
一方面,为了确保药物的疗效和安全性,我们需要深入了解药物的毒性机制,以便开发出更安全、更有效的药物。
另一方面,对药物的安全性进行全面评估,可以提前预测可能的副作用,减少对患者的风险。
近年来,随着科技的迅速进步,一系列新技术方法被应用于药物毒性机制的研究和安全性评估中,为我们带来了新的突破和机遇。
一、基于体外测试的技术方法1. 体外细胞模型体外细胞模型可以更真实地模拟人体内细胞的环境,通过在体外培养的细胞中进行毒性测试,可以更有效地预测药物的毒性反应。
例如,肝脏细胞模型可以用于评估药物在肝脏中的代谢过程和毒性效应。
这种技术方法可以大大减少实验动物使用,提高测试效率和准确性。
2. 神经元网络模型神经元网络模型结合了细胞培养和计算机模拟技术,可模拟出人体神经系统的反应。
通过这种模型,我们可以更好地理解药物对神经系统的毒性作用,并预测其潜在的副作用。
这种技术方法在抗精神病药物和镇痛药物等研发中具有重要应用价值。
3. 高通量筛选技术高通量筛选技术可以同时检测多个药物样品对细胞的毒性效应。
通过这种技术方法,我们可以快速筛选出对细胞产生毒性的药物,从而避免将有潜在风险的药物进一步发展到临床阶段。
二、基于人体体内模型的技术方法1. 基因组学研究基因组学研究可以深入了解药物对基因的调控作用,以及这些调控作用与毒性反应的关联性。
通过对人体样本(如血液、组织)进行基因组学分析,可以发现药物的遗传毒性机制,并提前预测出患者可能的不良反应。
2. 代谢组学研究代谢组学研究可通过分析人体内代谢产物的组成和变化,了解药物在体内的代谢途径和代谢产物的毒性效应。
这种技术方法可以更好地评估药物的毒性风险,为药物的研发和临床应用提供指导。
3. 遗传毒性评估遗传毒性评估可以通过检测药物对遗传物质(如DNA)的直接或间接损伤,评估药物的遗传毒性风险。
药物代谢和毒性评价的基因组学方法药物代谢和毒性评价是新药研发领域中十分重要的环节,其在保证药品安全性方面发挥着不可替代的作用。
然而,传统的药物代谢和毒性评价方法对于药物的作用机制缺乏深入的了解,因此过去往往需要进行大量的试错性的实验。
为了更加高效地进行药物研发和毒性评价,近年来,基因组学方法逐渐成为了药物代谢和毒性评价领域中的热点研究方向。
一、基因组学方法的发展基因组学是近年来兴起的一个新兴研究领域,其旨在研究个体基因组的结构、组成、调节及变异等方面。
与传统的基因研究不同,基因组学的研究对象不再是单个基因,而是对整个基因组进行研究。
随着技术的不断发展,基因组学逐渐成为生命科学领域中的一个重要研究方向,其在疾病诊断、治疗、药物代谢和毒性评价等多个领域都有广泛的应用。
二、药物代谢基因组学方法的研究药物代谢是药物在体内的转化和排泄过程,其能够影响药物的药代动力学参数,从而影响药物在体内的疗效和毒性。
药物代谢基因组学方法是一种应用基因组学技术来研究药物代谢和药物反应性的新型方法。
这种方法通过分析参与药物代谢的基因型表达、遗传多态性、酶活性等信息,探索不同个体之间的药物代谢差异,并评估其对药物治疗和毒性的影响。
目前,药物代谢基因组学方法主要包括基因组数据挖掘、单一核苷酸多态性(SNP)分析、基因表达谱分析以及蛋白质组学等方法。
其中,基因组数据挖掘是一种通过分析大量生物信息数据获取新的生物学知识的方法,在药物代谢基因组学中被广泛应用。
SNP分析则主要用于分析基因型间的差异,揭示不同个体之间的基因表达和酶活性差异,从而评估潜在的药物代谢风险。
基因表达谱分析则在药物代谢领域中也有着广泛的应用,其通过分析基因表达谱的差异,探讨不同基因在药物代谢中的作用。
蛋白质组学则用于分析不同蛋白质的表达差异及其在药物代谢中发挥的作用。
三、药物毒性评价基因组学方法的研究药物毒性评价是评估新药是否具备可靠的药效性和安全性的必要步骤。
药物肝毒性评价方法研究肝脏是人体最重要的器官之一,主要负责药物代谢和排泄。
许多药物是通过肝脏进行代谢,其代谢产物可以再分解成无害的物质,也可以成为有害物质,引起肝脏毒性反应。
肝毒性是目前药物临床使用中常见的不良反应之一,特别是在长期药物使用的情况下更加容易发生。
因此,研究和评价药物在肝脏中的代谢和毒性机制,对于药物安全性的评价和临床应用具有重要的意义。
当前针对药物肝毒性评价常用的方法主要包括离体实验、动物试验和体外测试等方式。
一、离体实验离体实验是指将人体肝脏组织或细胞与药物反应,在人体肝脏中模拟药物代谢和毒性的过程。
这种方法可以模拟人体在代谢药物过程中的情况,比较贴近实际情况,同时可以更加准确地评价药物在肝脏中的代谢毒性。
但是,离体实验存在许多局限性,比如无法考虑整个生物体内药物代谢的复杂性和个体差异性等问题,同时受限于肝细胞来源和细胞状态等因素,也有可能得出偏离实际的结果。
二、动物试验动物试验是将药物注入动物体内,观察药物代谢,测试血清生化参数、肝功能等来评估药物肝毒性。
动物试验的优点在于测试的结果可以考虑整个生物体内药物代谢的复杂性和个体差异性,但是也存在许多问题,如人体肝代谢与动物肝代谢机制存在差异,试验结果与人体的风险并不一定相关,此外动物试验还涉及到动物使用环境的伦理问题等。
三、体外测试体外测试是针对药物肝毒性评价的一种比较新的方法,该方法基于细胞、组织或人体内的生物液的分析,来研究药物的代谢和毒性反应。
相比离体实验和动物试验,体外测试更加环保,不涉及动物使用和血清人体形态的过程,同时具有快速和经济的优势。
但是,这种评价方法目前还缺乏足够的临床数据支持,并有时存在一些偏移或误判的风险。
总结:不同的药物肝毒性评价方法都有各自的优势和局限性,依据具体情况选择相应的方法进行评价是必要的。
未来随着技术的发展,基于人类肝脏的三维培养和微流控技术的改进等,将有助于提高药物肝毒性评价的准确性和可靠性。
药物毒性机制与毒性评价研究药物的毒性机制以及毒性评价研究是现代药物研发领域中的重要课题之一。
了解药物的毒性机制有助于更好地评价药物的安全性,为药物临床应用提供可靠的依据。
本文将介绍药物毒性机制和毒性评价研究的相关内容。
一、药物毒性机制药物的毒性机制指的是药物在体内发挥毒性作用的原理和途径。
药物毒性机制的研究对于药物的设计、开发和治疗中的安全性评价非常重要。
以下是一些常见的药物毒性机制:1. 代谢毒性:药物在体内经过代谢过程,产生的代谢产物可能具有毒性。
例如,一些药物在肝脏经过氧化代谢后产生的亲电性代谢产物易于与细胞内的核酸和蛋白质结合,导致细胞损伤。
2. 肝毒性:许多药物在体内会对肝脏造成损伤。
肝毒性通常与药物代谢有关,药物或其代谢产物在肝脏中蓄积,引发肝细胞损伤。
3. 心脏毒性:某些药物可能对心脏产生不良影响,导致心脏功能异常。
心脏毒性机制尚不完全清楚,可能与药物对心肌、心血管系统以及电生理功能的直接作用有关。
4. 神经毒性:一些药物可以直接对神经系统产生毒性作用,导致神经细胞损伤或功能异常。
神经毒性通常表现为中枢神经系统或周围神经系统的损伤,如头晕、嗜睡、震颤等症状。
二、药物毒性评价研究药物毒性评价研究是通过一系列实验手段来评估药物的毒性程度和潜在风险。
常见的药物毒性评价研究方法包括体外试验、动物实验和临床试验等。
1. 体外试验:体外试验是通过使用细胞模型或人工合成的组织模型来评价药物的毒性。
体外试验可以较快地获得初步的毒性信息,并对原理研究提供一定的依据。
常见的体外试验方法有细胞毒性实验、基因毒性实验等。
2. 动物实验:动物实验是通过给动物以不同剂量的药物,观察动物体内的生理和病理变化,从而评估药物的毒性。
动物实验可以更全面地了解药物的毒性机制和潜在风险。
常见的动物实验模型有小鼠、大鼠、猴子等。
3. 临床试验:临床试验是通过招募志愿者或患者进行药物治疗,观察药物的疗效和副作用。
临床试验可以评估药物在人体内的毒性反应和安全性。
药物毒性研究综述药物治疗是疾病治疗的主要方式之一,但是常常伴随着药物副作用,即药物毒性。
药物毒性是指药物在机体内产生的不良反应,包括药物过敏、药物剂量过大或过小导致的副作用等。
药物毒性的研究对于药物的开发和使用至关重要。
一、药物毒性分类药物毒性可以按照不同的分类方式进行分类,如按照药物作用部位分类;按照不良反应的症状分类;按照药物给药途径分类等。
同时,药物毒性可以分为急性毒性和慢性毒性两类。
急性毒性是指药物在短时间内产生的剧烈的毒性反应,如药物过敏的表现。
而慢性毒性则是指药物长期使用产生的慢性毒性反应,如肝肾功能损伤等。
二、药物毒性的研究方法1. 动物实验:动物实验是研究药物毒性的主要方法之一。
通过对不同动物进行药物给药并观察是否有不良反应,评估药物的毒性等级。
2. 体外实验:药物在体外实验中,以细胞培养等方式进行研究。
通过对细胞生长、分裂、细胞死亡等指标的观察,评估药物对细胞的影响。
3. 临床试验:临床试验是药物研究的最后阶段。
通过对大量人群进行药物治疗,收集不良反应等数据,评估药物的毒性。
三、药物毒性的防治药物毒性的防治包括以下措施:1. 严格控制用药途径和用药量,避免药物使用不当引起的毒性反应。
2. 对于已知有毒性的药物,在用药前进行药物筛查,评估患者的用药风险。
3. 对于已经出现药物毒性反应的患者,应及时停药,采取相应对症治疗。
4. 对于未明确药物毒性的药物,应加强监测,收集有关数据,及时发现药物毒性反应。
四、结论药物毒性是药物治疗的一个重要问题,对药物的研究和使用都有着重要的影响。
通过不同的研究方法,可以对药物毒性进行评估和防治,从而最大限度地减少药物使用对机体造成的不良影响。
药物毒理学的研究新进展药物毒理学是研究药物的毒性和副作用的一门学科。
它的发展为药物的研究和开发提供了重要的支持,也为疾病的治疗和预防提供了安全保障。
近年来,随着科技的不断发展和研究技术的进步,药物毒理学的研究也在不断更新换代。
一、转化毒理学的兴起传统的药物毒理学研究主要关注毒物的毒性机制和药物的毒性副作用,通过动物实验来评价药物的毒性。
但是,这种研究方法不仅费时费力,而且存在伦理和道德上的问题。
转化毒理学作为一种新兴的研究方法,通过分子生物学、基因组学等技术手段,探究药物在途径、靶点和生物学响应上的影响,从而预测药物的毒性和副作用。
转化毒理学的出现,不仅可以加快药物研发过程,还可以减少动物实验对动物的伤害和死亡。
二、化学蛋白质组学的应用化学蛋白质组学是一种快速、高效、准确的蛋白质组学技术,它通过化学方法将蛋白质分子修饰为易于检测的标记,从而实现蛋白质的定性和定量。
在药物毒理学的研究中,化学蛋白质组学可以对药物的靶点和作用机制进行深入探究,分析药物的毒性和副作用。
与传统的方法相比,化学蛋白质组学的优势在于它可以同时分析数千种蛋白质,提高了研究的效率和准确度。
三、体外毒理学研究的发展传统的药物毒理学研究方法主要采用动物模型,而体外实验则是近年来的一种新型实验方法。
体外实验是在体外或者非动物模型中开展的实验,它以人类细胞或组织为模型,模拟药物在人体内的作用过程,从而探究药物的毒性和副作用。
体外毒理学研究的优点在于它可以减少对动物的伤害和死亡,缩短药物研发的时间和成本,提高研究的对象的可靠性。
四、毒性代谢学研究的发展毒性代谢学是研究化学物质在人体内代谢过程中产生的毒性反应的学科。
近年来,随着代谢组学技术的出现和研究手段的进步,毒性代谢学研究受到了越来越多的关注。
在药物毒理学的研究中,毒性代谢学可以探究药物代谢产物的毒性和副作用,并结合人基因修饰等技术预测药物在人体内的毒性效应。
这种研究方法有望为药物研发提供更加精准的参考和预测。
中药药理学中的毒性研究一、前言中药具有广泛的应用价值和良好的疗效,但中药中依然存在着一些毒性较大、治疗难度较高的药物。
因此,中药药理学中的毒性研究显得非常重要。
本文旨在介绍中药药理学中的毒性研究,包括毒性评价方法、药理机制等方面,以便广大中药研究者对其有更深入的了解和认识。
二、毒性评价方法1. 急性毒性评价急性毒性是指受试动物在接触大剂量药物后,在短时间内(通常为24小时内)出现的致死结果或其他严重的生理、病理反应。
应用急性毒性评价方法旨在为中药临床应用提供可靠的安全性依据,包括中毒症状(如会阴痉挛、震颤、呼吸困难等)、致死剂量(LD50)等。
2. 慢性毒性评价慢性毒性评价方法着重考虑长期内药物使用量或给药周期及其对组织、器官的影响,主要测定药物对肝、肾、神经和血液系统等的异物质毒性,包括长期用药后引起某些疾病模型的发生率、特异性毒性症状乃至对机体各生理系统的损害情况等。
三、药理机制1. 毒性相关因素中药毒性的产生涉及多种因素,包括药物化学结构的特征、生物转化、药物的组织分布,加之其它体质因素,如年龄、性别、身体状态、遗传背景等。
2. 毒性机制分析毒性并非简单的破坏,而是与针对细胞、分子的相互作用有关。
通俗地讲,就是毒性作用是通过药物与机体关键物质作用发生的。
3. 毒性评价方法毒性的评价有很多种方法,包括体外试验、小鼠、大鼠、狗等动物试验和临床试验等。
由于动物试验的权威性较高,广泛应用于毒性药物筛选。
四、典型中药的毒性研究1. 三七:三七具有止血和降脂的功效,但其中的三七毒素却是一种比较危险的物质,具有大量服用后会造成伤害、甚至死亡的危险,应注意用量和服用方法以及及时监测。
2. 迷迭香:迷迭香既是一种中药,也是常见的调味料。
但有证据表明,长期接触大量迷迭香和其制剂可能导致神经系统损害和生殖系统毒性。
3. 当归:当归是中国传统的中药之一,在使用该药时需要注意其毒性,长期大量使用可能导致皮肤过敏、胃肠症状、肝脏损害等问题。
药物毒理学研究的新技术与新方法药物毒理学研究的重要性药物毒理学是一门研究药物对机体产生的毒性及其机制的学科。
在新药研发过程中,药物毒理学研究发挥着至关重要的作用。
它通过评价药物的毒性和安全性,为临床试验提供必要的安全保障,同时也为药物评审提供重要的参考依据。
因此,药物毒理学研究在药物研发中具有不可替代的重要性。
然而,药物毒理学的研究并非易事。
传统的毒理学研究主要采用动物模型进行,这不仅成本高昂,时间耗费长,而且还存在伦理问题。
为了解决这些问题,并推动药物毒理学研究的进展,科学家们一直在探索新的技术和方法。
下面,本文将就药物毒理学研究的新技术和方法进行探讨。
基于细胞的毒理学实验在动物试验不便的情况下,基于细胞的毒理学实验是一个很好的替代方案。
细胞进行毒理学试验时,可以精确控制试验条件、快速获得结果,并且各细胞类型的反应情况也不同,可以获得较多的信息。
细胞的毒理学实验主要是通过细胞存活率、细胞凋亡等指标来评价毒性。
并且,这种实验还可以采用图像学、蛋白质组学等技术手段对细胞进行定量分析,从而更好地了解药物的毒性机制。
实验室构建人工微环境除了细胞实验,人工微环境技术也是一种十分有前景的解决方案。
人工微环境可以通过立体打印、微流控等技术手段构建出微型器官,如口腔、肝脏、心脏等。
这些人工构建的微环境可以拥有生物学环境下的生理响应,从而更好地模拟药物在人体内的毒性反应。
而通过这种方法可以在早期筛选出具有毒性的药物和药物代谢产物,可以减少动物实验,从而推动新药的研发。
计算机模拟技术计算机模拟技术是一种利用计算机模拟方法对药物毒性进行评估的技术。
计算机模拟技术可以较好地模拟药物在体内的分布、代谢、排泄等情况,可以预测药物的毒性和药效。
通过这种方法,可以提高对药物的研究效率,减少动物实验,降低开发成本。
但是,这种技术的应用前提是需要丰富的实验数据作为模型输入,所以需要大量实验数据作为支撑。
基于深度学习的毒性评估深度学习是一种人工智能技术,可以对数据进行自动学习。
药物毒性评价技术的新发展随着药物研究的不断深入,药物毒性评价技术也在不断发展。
以往的毒性评价主要依靠动物实验和临床试验,但是这些方法存在着诸多问题,比如时间长、成本高、难以准确模拟人体生理过程等。
在这样的情况下,新的药物毒性评价技术的发展对于提升药物研究效率、降低药物研发成本、保障用药安全等方面具有十分重要的意义。
一、国内外新兴药物毒性评价技术1、体外高通量筛选技术高通量筛选技术源于基因芯片技术,主要通过快速筛选出可起到调节特定目标蛋白的化合物,从而选择出可能具有治疗作用的化合物。
国内外研究机构已经开始开发基于体外高通量筛选技术的毒性评价平台,这种技术的优势在于测试时间短且产生大量数据。
但是,这种方法存在一定的缺点,比如筛选过程过于简单、不完全符合实际情况等。
2、计算毒性学计算毒性学基于模型的方法,结合了生物化学、计算机科学等领域的知识,通过构建人工神经网络、结构关系模型等来预测化合物的毒性效应。
国内外许多研究者都已经开始尝试将计算毒理学作为一种有效的方法来评价药物的毒性。
这种技术可用于精准化合物筛选、毒性成因研究等方面。
3、人工智能技术人工智能在药物毒性评价方面也有广泛的应用。
深度学习等技术可以对药物毒性进行分类,并通过大量的实验数据进行验证。
同时,通过人工智能技术,可以对药物的运营、售后等方面进行监控和预测,从而进一步保障药物的安全性。
二、药物毒性评价技术发展的机遇和挑战虽然新兴药物毒性评价技术发展前景广阔,但其实际应用还面临很多挑战。
毒性评价技术的不断更新,带来了更加准确、高效的检测手段,但同时也需要详细地了解药物治疗机制,以及对不同人群的毒性反应进行分类和识别。
同时,药物毒性评价的综合性和复杂性也极大地增加了其研究成本和难度。
在新技术的推广过程中,关注数据的隐私问题,开发人员必须清楚地了解一些药物的副作用和风险。
同时,由于数据所包含的信息过于复杂,药物毒性评价与数据处理并不总是一帆风顺。
药物毒性机制研究新方法概况摘要:药物毒理试验中,毒性机制的研究越来越受到重视,随着新技术的发展,转基因动物技术、发现毒理学技术、细胞生物学技术被应用到药物毒性机制的研究中。
本文综述了药物毒理机制研究的新方法和应用实例,并对其发展前景进行了展望。
关键字:毒理;毒性机制;新方法Study on the new methods of drug toxicity mechanismAbstract: Toxic mechanism study has been paid more and more attention in drug toxicity , as the development of new technology, transgenic animal technology, discovery toxicology technology, cell biology techniques were applied to drug toxicity mechanism study. This paper reviews the mechanism of drug toxicology research methods and application examples, and their development prospects. Keywords: Toxicology; toxicity mechanism; new method药物能否研发成功主要取决于药物是否安全有效。
而在整个药物研发流程中,药物的毒性始终是药物研发过程的瓶颈[1]。
毒理学作为一门研究化学物质对生物体的毒性反应及其严重程度、发生频率和毒性作用机制的科学,也是对毒性作用进行定性和定量评价的科学。
毒理学与药理学密切相关,化学物质(如药物)的毒性反应是药物效应的一部分,毒理学正是以药理学理论和实验研究方法为基础发展起来的。
由于对化学物质毒性危害认识的日益深入,毒理学研究取得长足进步,目前毒理学已发展成为具有一定基础理论和实验手段的独立科学体系。
大量新技术如生物化学、分子生物学、基因检测技术等涌入到新药研发中,促使药物毒理学研究得到巨大发展,并逐渐形成了诸多新的毒理学分支学科,如细胞毒理学、分子毒理学、遗传毒理学等[2]。
随着科学技术的发展,肯定还会不断出现新的分支学科[3]。
毒理学是预防医学的基础学科,其中以化学性因素的危害最为突出[4]。
利用现代生命科学的新进展,建立和应用毒理学机制研究的新技术、新方法和新模型是当今国际上新药研发的新趋势。
下面我们进行简述。
1 转基因动物技术药物毒性作用机制尤其是中药,由于药效多靶点性导致传统的动物毒理试验不能很好地达到实验效果,找出药物毒性作用的靶点极其困难。
基因敲除技术为阐明某些基因或生物大分子在药物毒性发生中的作用提供了较好的解决方法。
如通过敲除胚胎干细胞中某些与胚胎正常发育(如Sonic Hodgehog,PLC)、男性不育(GAPD2S)或者正常免疫功能(如生长因子、干扰素)有关的基因,目前已成功地阐明了类视黄醇致畸、表氯醇致男性不育及5-氟-2-脱氧尿嘧啶核苷酸致骨髓抑制的机制[5,6]。
下面按转基因动物的用途做以下分类。
1.1一般毒性研究模型如C-fos-LacZ转基因小鼠用于神经毒性的研究。
金属硫蛋白(MT)基因的转基因和基因删除小鼠用于金属和某些非金属的研究。
用MT转基因小鼠对镉等的抗性增加,而MT的基因删除小鼠对镉、银、汞、顺铂和四氯化碳的毒性敏感性增强[2]。
1.2致突变检测模型转基因动物为解决遗传毒性研究中长期存在的一些问题提供了可能性。
如体外试验和体内整体动物的定性、定量外推,整体动物基因突变需消耗大量动物和时间,如确定靶器官以及对诱发的遗传改变做精细分析等。
1.3致癌检测模型在新药研制过程中,药物的致癌检测越来越受到重视。
与传统的规范性动物致癌实验相比,用转基因动物进行致癌性筛选的优越性显而易见。
应用现有的转基因动物进行致癌性筛选,可以缩短时间和减少费用。
目前已建立的致癌检测模型及其在致癌物质作用机制检测模型或研究模型有:1.3.1过量表达癌基因的转基因动物模型如HK-fos转基因小鼠、ras-H2转基因小鼠、携带激活的H-ras原癌基因小鼠[7]等。
这些转基因动物对化学致癌剂的敏感性提高了许多倍。
如带有激活Pim-l 肿瘤基因的转基因动物对乙基硝基脲的致癌作用,较相应的非转基因动物,其敏感性提高了25倍。
1.3.2基因删除动物致癌检测模型用同源重组的方法将一段DNA整合到抗肿瘤基因,使该抗肿瘤基因不能表达具有正常功能的蛋白质,用这种方法培养的动物称基因删除动物。
在这方面研究得最多的是肿瘤抑制基因P53。
基因删除动物P53(+/-)和正常动物P53(+/+)一样,发育和生长均无异常,但用致癌剂(如二硝基二甲胺)处理后,P53(+/-)基因删除动物的平均寿命为29周,而P53(+/+)的平均寿命为42周,其肿瘤的发生与分布也有很大的差异[8]。
其他如芳香烃受体(AHR)小鼠、过氧化物酶体增殖剂诱导的受体α(PPARα)小鼠等。
1.3.3转基因动物用于生殖毒性研究ZP3透明带硫酸糖蛋白基因删除小鼠、雌激素受体基因或孕酮受体基因删除小鼠、DNA甲基转移酶基因删除小鼠等。
1.4用于特定组织毒性研究的转基因动物典型的例子是用含乳糖操纵子的噬菌体培育一种转基因动物[9],具有乳糖操纵子的噬菌体在感染某些细菌后,菌落为蓝色。
如果含有乳糖操纵子的噬菌体在体内由于受化学物的处理而受到损害,不能抄录正常的半乳糖苷水解酶,这种噬菌体在体外装配后,其感染细菌的菌落为无色。
因此根据蓝色和无色菌落的多少,来判断某些化学物基因毒性的强弱。
此外,用质粒作为载体也获成功,从而提高了检测的敏感性,更重要的是,化学物处理后的动物,基因载体可以从不同组织细胞分离出来,因此这种动物能显示化学物的组织细胞特异毒理学作用。
2发现毒理学技术发现毒理学的研究性质决定了其研究手段必须具有快速灵活、消耗样品量少、成本低、实验周期短、可同时检测大量样品等特点。
目前,在发现毒理学研究中广泛采用的技术有:早期毒性筛选系统、毒理组学技术和计算机虚拟筛选等。
2.1早期毒性筛选系统体外短期毒性筛选是指以体外培养的低等生物或高等生物的组织、细胞、细胞器为模型,以各种生物学指标为检测终点的试验系统。
随着物理、化学检测手段的进步,这些筛选模型正逐步走向微型化、自动化、高通量化,并引进了大量新的检测技术和方法。
目前,早期毒性筛选系统所涵盖的毒性终点和相应的检测方法有:检测基本细胞毒性的MTT比色法、长期蛋白合成抑制试验[10]等;检测遗传毒性的Ames 波动试验[11]、SOS显色试验[12]、双核细胞微核试验[13.14]等;体外检测睾丸毒性的大鼠种质细胞原代培养,支持细胞原代培养,原代种质细胞与支持细胞共培养,人永生化支持细胞株培养等及检测发育毒性的各种模型[15]可用于NCEs的发育毒性筛选和机制研究。
应用早期毒性筛选系统进行药物毒性研究最突出的优点是:①能同时进行系列化合物的毒性比较。
②具有快速短期、动态灵活、样品消耗量小、成本低等特点。
③毒性筛选的结果通过定量结构活性分析可指导系列化合物的结构改造。
其最终目的是找出系列NCEs中最适宜成为新药的化合物实体,其观察的实验终点与新药审批机构规定的临床前新药安全性评价实验终点基本一致,系统的有效性和可靠性已在国外的研究中获得证实[16.17]。
2.2利用现代组学技术研究药物的毒性机制药物毒性作用机制的传统研究方法主要采用体内和体外实验(血液生化和组织病理学检查),然而对处在研发早期阶段的新药而言,这些方法存在一些不足:①对一些药物目前尚无合适的评价模型。
②动物实验结果的预测性、相关性有一定局限。
③在新药研发早期,合成的化合物种类多、样品量少,整体动物实验评价过程耗时长、样品消耗量大,在时间和效益上很难满足创新药物的研发需要。
为弥补传统毒理机制研究方法存在的局限性,从系统全局角度解释药物毒性的原因,特别是对经过先导化合物技术系统筛选出的候选新药,利用“组学”技术进行毒理机制研究,从而形成“反向毒理学”(reverse toxicology)的药物毒性作用机制研究的新型模式。
这种模式主要技术包括毒理基因组学、蛋白质组学和代谢组学等。
2.2.1毒理基因芯片技术运用该技术在新药研发早期对新化合物实体(NCEs)进行毒性预测相关的毒性作用机制研究,能在相当短的时间内提供比一般毒理试验更多的有价值的信息,同时毒性生物标志物可用于体外细胞培养检定,提高候选新药的选择能力。
运用毒理基因芯片可将实验剂量降低至接近人类日常暴露水平,进一步提高种属间外推的准确性,有助于阐明化合物在药效和毒性方面的种属特异性反应。
但是由于许多细胞的功能调节是发生在蛋白质的结构域上,且体内蛋白质的合成存在动态修饰和加工,通常不由单一基因决定,因此仅仅从mRNA表达水平上难以预测蛋白质的表达水平,此时应采用蛋白质组学技术能够对细胞或组织状态提供更精确的分子描述[18]。
2.2.2毒理蛋白质组学毒理蛋白质组学是采用高分辨率的蛋白质分离技术和高效率的蛋白质鉴定技术,全景式地研究化合物作用过程中蛋白质表达谱的改变和蛋白质-蛋白质相互作用的变化,通过与蛋白质数据库的比对,根据它们间的相关性预测化合物的潜在毒性,二维聚丙烯酰胺凝胶电泳是其主要研究手段[19]。
与传统的方法相结合,利用蛋白质组学技术可以在细胞水平上通过鉴定新蛋白或蛋白质谱的变化来解释一些毒理现象,能更准确地预测药物在人体中所发生的毒性,在实验室和临床试验中对人和动物进行药物安全性观察。
2.2.3代谢组学代谢组学是指通过分析生物的体液、组织中的内源性代谢产物谱的变化来研究整体的生物学状况和基因功能调节。
在药物毒理学研究中,有些药物可能只在药理学水平上产生作用,不影响基因的调节和表达;或者某些毒理学效应可能与基因的改变和蛋白质的合成无关,此时单从基因组和蛋白质组的角度考虑并不能非常准确地预测药物的毒性。
但是生物体由于中毒或代谢损害引起的细胞功能异常通常会反映在体液成分的变化上,这样通过检测体液中生物小分子的改变可以探求机体的毒理作用方式。
可见代谢组学补充某些毒理基因组学和毒理蛋白质组学无法研究的毒性问题,提供毒性筛选、毒性靶器官、毒性标志物和毒性作用机制等大量资料和信息。
Coen等[20]结合代谢组学和转录组学研究对乙酰氨基酚对小鼠的肝毒性,认为两者结合能更全面地了解药物的毒性作用过程和机制。
运用组学技术对候选新药进行机制研究的优势主要体现在:①在NCEs处理细胞(人或动物的细胞)或动物前后分析基因表达和代谢成分的差异,可以在临床前安全性评价之前就能预测出该候选新药的毒副作用机制和潜在的毒性作用靶器官;弥补物种间的差异,更好地预测药物在人身上的毒性作用和作用机制。