InSphero联合FDA使用肝脏微球对152种药物进行肝脏毒性评估

关键词：InSphero、3D InSight、hLiMTs、人类肝脏微组织、肝毒性评估、DILI、Akura微球培养板、3D细胞培养、FDA、NCTR、上海曼博生物

新闻提要

近日，InSphero与FDA的国家毒理学研究中心（NCTR）开展题目为“Physiological liver microtissue 384-well microplate system for preclinical hepatotoxicity assessment of therapeutic small molecule drugs"的联合研究，在该研究中，使用InSphero 3D InSight人类肝脏微组织 (hLiMTs) 对152种FDA批准的小分子药物的肝脏毒性进行评估测试，并将该3D肝脏微组织模型作为替代动物模型和传统2D肝细胞的肝毒性筛查方法的有效生理学替代方案，InSphero 3D InSight hLiMTs为药物安全性测试提供更具预测性、可扩展性和高通量的解决方案。

研究亮点

1、该研究测试了152种FDA批准的小分子药物，并证明3D肝脏微组织可以准确预测DILI。

2、所应用的3D体外肝脏模型正确标记了80%因肝毒性而撤回的药物(withdrawn drugs)，同时准确分类了89%的安全药物(safe drugs)。对于针对神经系统的肝毒性药物，肝脏微组织的测试成功率达到了90%。

3、InSphero 384-well Akura微球培养板的使用实现了高通量筛选，使该系统模型具有可扩展性，是大规模肝毒性评估应用的理想选择。

4、该研究不仅标志着早期肝脏毒性检测的重大进展，还突显了3D肝脏微组织技术先进的预测能力。

研究结果浅析

1、背景和目的：肝毒性阻碍了治疗药物的开发

在药物开发过程中尽早检测肝毒性化合物有助于将资源集中于治疗化合物。然而，目前的安全性评估仍然经常无法预测人类的肝毒性，导致许多药物开发在后期发展阶段被迫终止。微生理系统是聚焦于精确模拟生理器官特征的体外系统，旨在提高肝毒性的预测能力。人类肝脏微组织是原发性实质和非实质性肝细胞的球形共培养物，它们模拟了肝脏的基本特征，并且比2D肝细胞培养更准确地预测肝毒性。

2、评估方案

为了进一步评估肝脏微组织在肝毒性评估中的相关性，将152种FDA批准的小分子药物在人类hLiMTs中的细胞毒性（细胞ATP IC50）与药物标签肝毒性和总峰值血浆浓度（Cmax）进行了比较，将ATP IC50与Cmax的比值定义为C2C进而评估药物肝脏毒性。

（1）据肝脏毒性水平对152种FDA批准的小分子药物进行不同水平分类

（2）C2C评估DILI相关性

在5折交叉验证 (Five-fold cross-validation) 实验中，hLiMTs模型准确分类了“vNo-DILI-concern " 的药物中80%~90%的药物，而在“vMost-DlLl-concern" 药物中hLiMTs模型对药物分类的准确率在50%~83.3%之间。

（3）基于药物标签分类的肝毒性对比

与药物标签显示的肝脏毒性数据相比，hLiMTs对Boxing warning药物和Withdrawn药物的肝脏毒性评估准确率分别达到70%和80%；在药物标签中没有提及肝毒性的49种药物中的43种药物的肝脏毒性被评估为阴性，其预测准确率达到87.8%。

（4）基于DILIrank 数据库分类的肝毒性对比

与DILIrank 数据库分类结果相比，hLiMTs对药物的肝脏毒性预测结果如下：

hLiMTs对vNo-DILI-concern类药物的肝毒性预测准确率达到88.9%(40/45)；对于vMost-DILI-concern分类药物中对急性肝衰竭、致命性肝毒性药物的预测率分别为100.%(3/3)、76.3%(29/38)。

（5）基于ATC一级分类的肝毒性对比

与ATC一级分类药物的肝毒性数据相比，hLiMTs对神经系统类药物中的vNo-DILI-concern和vMost-DILI-concern的肝毒性预测准确率分别达到90.9%(10/11)和91.6%(11/12)。

3、结论

受试药物的体外细胞毒性和肝毒性之间的相关性表明，在药物开发过程的早期，人体肝脏显微组织(hLiMTs)可用于检测肝毒性化合物。

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