人诱导性多能干细胞及分化产物在发育毒性研究中的应用

王正媚，裴轶劲

(广东医科大学基础医学院生理学教研室，广东 东莞 523808)

药物的开发是一个非常复杂、昂贵和耗时的过程，由于安全性和有效性问题，绝大多数的药物在临床试验中失败。发育毒性指外源物在个体发育为成体的过程中诱发的有害影响，主要表现在发育生物体死亡、生长改变、结构异常及功能缺陷等方面，可采用发育毒性试验对发育过程中的生物体毒性进行评估。传统发育毒性评价体系在哺乳动物体内进行，主要是评价药物的三段生殖毒性试验[1]。但随着动物福利“替代、优化、减少(3R)”原则的大力推广[2]，体外发育毒性试验的评估逐渐成为研究关注的焦点。

1997年，欧洲替代方法验证中心验证了基于小鼠胚胎干细胞(embryonic stem cells，ESCs)建立的胚胎干细胞试验(embryonic stem cell test，EST)在体外评估药物胚胎发育毒性的有效性[3]。EST是利用小鼠ESCs可以定向诱导分化的能力，模拟早期胚胎的发育进程，进而观察药物对胚胎发育的影响及可能机制。与体内非临床研究实验相比，EST具有不需要使用实验性动物的优点。但因存在种属差异的问题，药物对小鼠ESCs的发育毒性不能完全反映人类的疾病病理及机制。诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells，iPSCs)来源于表达特殊多能基因的成熟已分化细胞，与ESCs非常相似，不仅包括细胞形态、生长特性、ESCs标记基因表达等方面，还体现在DNA甲基化方式、基因表达谱、染色质状态、形成嵌合体动物等方面[4]。人iPSCs(human induced pluripotent stem cells，hiPSCs)成功避开了人ESCs面临的伦理和法律问题，可代替人ESCs作为一种新的体外发育毒性评价模型。……