hERG检测-药物临床前心脏安评

心脏安全性评价是各类新药进入临床试验前必须考察的一个重要的因素，也是创新药早期临床研究中最重要，难度较高的环节之一。近几年，一些已投入临床应用的药物因为其潜在的心脏毒性而受到药物安全管理部门和药物公司的广泛关注。美迪西作为一站式医药研发综合外包服务CRO公司，拥有经验丰富的专家团队，可提供从细胞到整体动物的多水平临床前心脏安全性评价服务。
高效预测药物在早期心脏安全药理学方面的成药可靠性，对降低临床研究的潜在不良反应尤为重要，目前国内能提供符合GLP标准，且可用于IND申报包含心脏安全性评价的一站式医药研发服务公司为数不多，美迪西作为其中一员，服务详情如下：

体外安全性药理学研究

阐明化合物的非作用靶点不良反应(ADR)及作用靶点反应不均一所引起的不良反应，将有助于化合物通过后续的体内实验而避免潜在不良反应。

◆对先导化合物进行作用机理研究；
◆检测化合物对hERG离子通道的影响，提供其在药物筛选和开发等各阶段中对心脏安全性的综合性评价；
◆细胞水平的检测。

体内安全性药理学研究

◆无创遥测系统观察整体动物的心电图和血流动力学变化，可连续监测药物对心血管系统的影响。

美迪西临床前心脏安全性评价优势

◆高性价比，研究周期短，项目启动快；
◆专家团队拥有非常丰富的项目经验，可提供建设性解决方案；

◆作为一站式医药研发外包服务公司，早期提供心脏毒性评价信息，有助于美迪西通过化学，药效、药代和制剂等一整套技术手段筛选出心脏安全系数更高的候选化合物。

药物安全性评价是药物研发过程中极其重要的一个步骤，随着一些非心血管类药物相继被发现会诱发获得性QT间期延长综合症(LQTS)，导致严重的心律失常而退出市场后，药物对心脏的安全性受到了更加广泛的重视。心脏的QT间期是指从QRS波群开始到T波结束的一段时间，包括心室去极化和复极化的过程，QT间期延长正受到越来越多的重视，并且被认为是新药安全性评价的关键指标之一。在心肌细胞中，human Ether-a-go-go Related Gene (hERG)编码的钾通道介导一种延迟整流钾电流(IKr)，IKr抑制是药物导致QT间期延长最重要的机制。hERG因其特殊的分子结构，使其可被结构多样化的化合物抑制。目前，检测化合物对hERG钾通道的作用已是临床前评价化合物心脏安全性的关键步骤，也是FDA要求的新药报批必备资料。

hERG简介

hERG基因最初是由Warmke等在1994年从人类海马cDNA文库中分离鉴定得出的，与果蝇EAG基因具有同源性。hERG基因位于人7号染色体上(7q35～q36)，约55kb，有16个外显子，编码1159个氨基酸残基。其在人身体组织心肌、脑、脏肝、脾脏等中均有表达，在心肌组织中表达最高。最近的研究显示，在许多肿瘤细胞系中hERG基因均有表达。hERG基因编码Ikr的α亚基与minK编码的β亚基minK相关蛋白共同组成Ikr，hERG钾离子通道由4个相同的α亚基组成四聚体，中间型形成离子通道。由于hERG基因编码的蛋白具有电压门控型通道蛋白的结构，其中包括6个跨膜α螺旋片段(S1～S6)、S5和S6之间的P环、羧基端(C端)和氨基端(N端)(如图2)。1995年，Sanguinetti等首次通过在细胞上转染hERG基因表达hERG蛋白的通道，其生物特性表现与编码Ikr几乎一样。hERG基因在生理过程中发挥着重大作用，它表达的钾离子通道具有内向整流性质，内向Ikr在心肌细胞动作电位各时相均有开放，在动作电位3期复极和静息电位期电导性最大。其超极化时表现为明显的内向电流，轻度除极时表现外向电流，借此维持静息电位的稳定。hERG钾离子通道在动作电位除极到-30mV左右时快速激活，并持续到3相动作电位末期。因此，hHERG钾离子通道能够调节因来自心肌窦房结或异源兴奋性冲动提前到达，有效抑制期前收缩传播。

hERG检测方法

我们可采用三种技术方法测试化合物对hERG钾通道的作用，分别是全自动膜片钳技术（Automated Patch-Clamp)，传统膜片钳技术(Conventional Patch-Clamp) 和FluxORTM Thallium Assay。

全自动膜片钳技术(hERG Qpatch assay)

传统膜片钳技术通过特制的玻璃管吸附于细胞表面，形成高阻抗千兆欧封接，可精确记录离子通道介导的电流的变化，被认为是研究离子通道的“金标准”，但其对操作人员的技术要求较高，通量低，无法满足目前药物研发对hERG毒性评价的大量需求。工作站引进的丹麦Sophion公司生产的Qpatch16X，使用与传统膜片钳类似的玻璃制芯片，可形成千兆欧封接，在精确测量的前提下实现了高通量检测，每次可同步检测16个细胞。

传统膜片钳技术(hERG manual patch-clamp asssay)

膜片钳技术(ConventionalPatch-Clamp)是研究离子通道最重要的技术手段，被公认为是离子通道研究的“黄金标准”，是最精确的测量离子通道的实验方法，适用于研究化合物与离子通道作用的作用机制，亦可用于新药申报过程中候选药物的毒性评价和先导化合物的结构优化。

    Cisapride抑制hERG钾电流的电流图和hERG峰电流与时间关系图

Cisapride抑制hERG钾电流的剂量反应曲线。

FluxORTM Thallium Assay Thallium assay 

使用FluxORTM荧光染料发光的方法测试化合物对hERG钾通道的影响。对铊敏感的荧光染料被加载到细胞膜内，细胞外的铊离子通过开放的hERG钾离子通道顺浓度梯度进入细胞内，与荧光染料结合后产生荧光(图 3)。FluxORTM thallium assay 在国际上已经被制药公司及科研机构广泛用于化合物hERG活性检测，因其可以在96孔板或384孔板上进行测试，达到高通量的要求，适用于化合物初筛及先导化合物优化。

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