研究背景
药物诱导的心脏毒性是导致临床前和临床药物研发失败的主要安全原因。本研究旨在验证微小RNA(miRNAs)作为新型可转化生物标志物在心脏毒性检测中的潜力，特别是在人诱导多能干细胞衍生心肌细胞(hiPSC-CM)模型中的应用。
研究方法
通过29种已知不同作用机制的致心脏毒性药物处理hiPSC-CM，采用72小时染毒方案分析细胞内miRNA表达谱。同时追踪培养基中7种代表性处理的24-72小时miRNA动态变化。
研究结果
确认以下miRNA在多种药物处理中呈现显著上调：
- 细胞内miRNA：hsa-miR-96-5p、miR-126-3p、miR-133b、miR-146b-5p、miR-182-5p、miR-187-3p和miR-365a-5p
- 培养基分泌miRNA：hsa-miR-133b、miR-184和miR-208b-3p呈现最显著的分泌性上调
特别发现：
- 蒽环类和蛋白酶抑制剂对细胞指数(CI)影响最强(下降65%和85%)
- miR-133b在72小时时对多柔比星、长春碱和米力农处理呈现显著上调
- miR-184在24小时即显示上调但随时间下降，而米力农处理组在72小时再次上调
重要发现
- 时间依赖性差异：培养基中miRNA表达模式与细胞内存在显著差异，如miR-96-5p和miR-182-5p在培养基中不可检测
- 药物浓度关联性：多数miRNA未呈现剂量依赖趋势，部分药物在最高浓度下反而呈现下调
- 生物学意义：发现的miRNA与凋亡通路及心血管事件显著相关，例如：
- miR-146b-5p通过抑制血管平滑肌细胞增殖减轻动脉粥样硬化
- miR-126-3p是心血管不良事件的预后标志物
- miR-208b-3p通过TGF-β1/Smad3通路促进纤维化
技术创新
首次采用中通量方法检测干细胞来源心肌细胞培养基中的miRNA，结合：
- 实时细胞分析(CardioECR)监测阻抗参数
- 多重miRNA表达谱分析
- 72小时药物处理时间效应研究
研究意义
- 早期预警：miR-133b、miR-184和miR-208b-3p可作为心脏结构损伤的早期生物标志物
- 机制研究：揭示了药物诱导心脏毒性过程中miRNA分泌调控的复杂性
- 临床转化：为开发基于miRNA的早期心脏毒性筛查工具提供实验依据
局限性
- miRNA检测灵敏度受限于当前技术
- 缺乏高通量多重检测标准方案
- 癌症药物治疗的混杂因素(如疾病本身对miRNA的影响)
未来方向
- 验证miRNA在患者血浆中的表达特征
- 开发针对这三种miRNA的临床检测方案
- 探索miRNA亚细胞定位与毒性机制的关系
本研究系统解析了hiPSC-CM模型中药物诱导结构性心脏毒性的miRNA特征，为心血管安全性评估提供了新的分子工具。
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