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胎盘和胚胎毒性试验

药物不仅对患者而言必须是安全的;对于怀孕患者,药物也必须对仍在子宫内的未出生婴儿安全。因此,在新药开发的早期阶段,候选物质在来自小鼠细胞系的胚胎干细胞的培养皿中进行测试。这是为了避免胚胎损伤效应只会在怀孕小鼠测试的后期才被注意到。

然而,这些细胞培养测试是子宫内发生的事情的高度简化版本。研究人员只需将测试材料添加到培养皿中的胚胎干细胞培养物中,即可识别对胚胎细胞有直接不利影响的物质。相比之下,在孕妇体内,活性药物成分可能会被母亲的新陈代谢改变,并通过胎盘进入胚胎的血液。此外,标准细胞培养测试无法检测对胚胎有间接影响的物质,例如,它们会干扰胎盘的功能或产生压力反应。

具有不同细胞类型的芯片

巴塞尔苏黎世联邦理工学院生物系统科学与工程系的研究人员现在设计了一项实验室测试,将胎盘的作用纳入胚胎毒性评估。为此,ETH 教授 Andreas Hierlemann 小组的博士生 Julia Boos 和她的同事开发了一种新芯片。该芯片包含几个隔间,所有隔间都通过微型通道相互连接。在这个芯片上,科学家们将取自细胞系的人类胎盘细胞与源自小鼠胚胎干细胞系的微组织球体相结合,称为“胚状体”,它反映了胚胎的早期发育。测试物质首先遇到胎盘细胞层,它们在到达胚胎细胞之前必须通过胎盘细胞,从而再现子宫内的情况。

顺便说一下,这些实验不会产生可存活的胚胎。来自细胞系的胚胎细胞仅在十天内经历胚胎发育的最初步骤。

测试检测间接损坏

为了证明新测试的功能,研究人员使用了在胚状体直接接触时不会伤害它们的微粒。然而,通过新的测试,其中也包括胎盘细胞,科学家们观察到潜在的间接不利影响。尽管胎盘细胞设法阻止了微粒,这意味着微粒没有进入胚胎细胞,但胎盘细胞表现出可检测的应激反应。

现在,研究人员希望就更合适的塑料材料进一步开发他们的系统。也可以想象在未来使用人类干细胞系而不是小鼠细胞来形成拟胚体。“实验室动物和人类之间存在显着差异,特别是在胚胎发育和胎盘中发生的过程方面,”Boos 继续说道:“在所有器官中,胎盘是物种之间差异最明显的地方。

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