先导科普荟 | 线粒体毒性实验在临床前研究的重要性 发布时间：2024-02-29

近年来，药物的安全性问题越来越受到重视，尤其在药物毒性机理的前期研究及临床应用方面。线粒体是细胞的能量代谢器官，在细胞能量、平衡氧化还原反应、维持细胞内稳态、调控细胞增殖和凋亡等方面发挥重要作用，被证实与多种疾病的发生和发展密切相关，是药物毒性作用的重要靶标。目前已有研究表明，药物引起的线粒体功能障碍可能导致肝毒性、心脏毒性、神经毒性以及肾毒性等多器官毒性，并且有相当数量的药物由于出现临床前期或中期未发现的副作用而被撤出市场，例如：2000年，糖尿病药物曲格列酮（troglitazone）因对线粒体电子传递链有脱靶作用，引起400多例急性肝功能衰竭，从而退出了英国、美国和日本市场；2001年，降脂药西立伐他汀（Cerivastatin）因线粒体毒性影响复合体lll呼吸作用，导致横纹肌溶解而被全球下架；2006年，HIV药物扎西他滨（Zalcitabine）也由于线粒体毒性被全球撤销……由于这些安全事件的影响，药物的线粒体毒性评价在安全性评估时受到了更为严格的审查。因此，线粒体毒性测定在药物研发中至关重要，在研发早期排除线粒体毒性能够在很大程度上避免后期临床审批和研究中的风险。

目前，在临床前评估线粒体毒性的方法主要包括：耗氧量及乳酸产量检测、线粒体膜电位检测、线粒体生物合成检测和半乳糖条件ATP检测（Glu/Gal法）。其中Glu/Gal法作为评估线粒体毒性的里程碑，是目前最成熟、高通量、低成本的检测方法。通常情况下，线粒体通过氧化磷酸化以ATP的形式产生>90%的细胞能量需求，而许多用于体外培养的细胞系，由于在代谢上适应了在缺氧和厌氧条件下使用高糖培养基生长，转为从糖酵解而不是线粒体氧化磷酸化中获得大部分能量（称为Crabtree效应）。通过比较不同药物在葡萄糖和半乳糖培养条件下的毒性作用，可以判断药物是否造成线粒体损伤，并确定细胞毒性主要来自线粒体损伤还是继发于其他毒性机制。

成都先导成药性平台提供线粒体毒性（Glu/Gal）评价服务，可使用HepG2细胞、U-87 MG细胞或其他细胞系评估线粒体毒性。当待测化合物在葡萄糖和半乳糖条件下的IC50差异大于3倍，则被认定可能会造成线粒体损伤，化合物需要进行优化，在临床前排除线粒体毒性风险（如图例1所示）。

图1：奈法唑酮在葡萄糖和半乳糖培养条件下对于U87MG细胞存活率的影响

成都先导已经建立了从靶点验证到临床开发的一体化成药性评价平台体系，可以提供包括体外生物学、in vitro ADME、DMPK、体内药理药效、non-GLP毒理、CMC开发等技术服务，并且已广泛应用于客户和内部管线新药项目研发过程中，可利用团队的新药研发经验更好地服务于客户的成药性评价需求，在过去的两年中已广泛地开展并成功交付了国内外多个客户服务项目。欲了解更多信息，欢迎咨询成都先导。