毒理学体外试验研究进展

毒理学体外试验研究进展

摘要:随着医学、毒理学研究模式的转变，替代动物实验的体外模型研究成为毒理学发展的重要方向之一。体外毒理学试验是指利用游离器官、培养的细胞或细胞器、生物模拟系统以优化、减少或代替传统的动物实验,进行健康毒理学评价、环境安全性评价和其它相关科学研究。目前应用于毒理学替代的器官或组织主要是胚胎干细胞、肝脏组织、肾脏及皮肤等。不少替代产品已实现商品化供应，一些替代方法已通过有关机构的验证并被欧盟、美国等推广应用。它们都有着良好的发展前景及应用价值。

关键词:毒理学；体外实验；应用前景

Abstract:Along with medicine, toxicology research pattern transformation, one of substitution animal experimentation in vitro model study into toxicology development important directions.In vitro toxicology experiment is refers using the dissociation organ, the raise cell or the cell organ, the biology analogous system optimizes, the reduction or replaces traditional the animal experimentation, carries on the healthy toxicology appraisal, the environment security appraisal and other correlation scientific research.At present applies in the toxicology substitution organ or the organization mainly is the embryo stem cell, the liver organization, the kidney and the skin and so on.Many substitution product has realized the commercialized supply, some substitution method already through related promoted applications and so on organization confirmation and by European Union, US.They all have the good prospects for development and the application value.

Key word: Toxicology; In vitro experiment; Application prospect

毒理学研究的传统方法是进行动物模型的体内试验，成本高、实验周期长，且较难从体液中分离出足量、高纯度的代谢产物进行生物化学和物理化学的研究。而随着新技术的发展，毒理学研究正逐步由体内动物研究向体外试验转变。21世纪的毒性试验及其观念，更多的是伴随着现代技术和社会需求而发展。

现在，以减少、优化和替代为核心的―3R‖理论已愈来愈多的被国际社会所接受。体外试验已成为国际社会法规管理和标准的要求。如今的体外试验已逐渐发展成为庞大的产业。

[1,2]

实验动物替代方法的研究在国外已有40多年的发展历史，而在我国则是刚刚起步。在我国,也有不少高等院校、科研院所、安评和质检机构从事体外试验。体外毒理学评价实验室的组织体外研究通常是在非临床安全评价的框架内,以获得人类健康或环境安全评估数据为目的的试验。因此,体外毒理学实验室多是从事食品原料和添加剂、化学品、生物制品、甚至农药、药品的体外试验。[3]

本文阐述了各类替代物的应用如胚胎干细胞在毒理学研究中的应用、肝脏体外实验模型在毒理学中的应用、皮肤刺激动物实验替代物研究的现状与发展、肾脏体外实验毒理学研究等以及体外试验在毒理学试验方面的应用前景。

1 胚胎干细胞在毒理学研究中的应用

1.1 胚胎干细胞细胞的生物学特性

胚胎干细胞细胞是从哺乳动物早期胚胎分离、经体外培养并分离克隆出来的一种原始、高度未分化细胞,具有能自我复制、更新,并在体外连续传代并保持未分化状态的性能。[4]可用于药物或化学产品的效能和毒性检测。由于胚胎干细胞细胞的体外分化体系可以模拟胚胎发育过程中细胞与组织间复杂的相互作用,因此胚胎干细胞细胞可能成为毒理学研究的有效工具。

1.2 胚胎干细胞的体外培养

近年来,经过广泛的应用和研究,欧洲替代方法研究中心推荐了有效性较高的3个体外发育毒性筛选实验,即体外全胚胎培养试验(whole embryo culture ,WEC)、胚胎细胞微团培养试验(micromass culture ,MM)和胚胎干细胞试验(embryonic stem cell test ,EST)作为体外筛选的首选方法。除了作为体外筛选试验外,上述方法还可应用于发育毒性发生机制的研究,通过与整体动物试验相结合,提供有价值的毒性作用资料,并间接减少了所用动物的数量。[5]

1.3 胚胎干细胞在毒理学中的应用

胚胎干细胞细胞实验主要应用领域是环境污染物、研发药品及农药等化学制剂对人体以及动物胚胎致畸性、细胞毒性等潜在损伤的研究,作为人及哺乳动物发育毒性的体外代替方法[6]。胚胎干细胞细胞能发展为胚体后的生物系统,可模拟体内细胞与组织间复杂的相互作用,这在毒性研究领域中具有广泛的用途。与体内毒性实验相比,具有更高的灵敏性和准确性,并间接减少了所用实验动物的数量[7]。除了能评估毒性之外,通过受试物对胚胎干细胞细胞的早期的胚胎阶段到最终分化成特定细胞的全过程的检测,可以对受试物是否具有胚胎毒性做出正确的判断，提高预测的准确度[8]。