[发明专利]预测肝细胞中生物学系统响应的方法

说明书

相关申请

本申请要求申请日为2007年6月26日的美国临时申请No.60/946,186的优先权。

上述申请在此处以其整体引用作为参考。

背景技术

基本上，多种候选药物的失败都是因为在动物药物安全试验中或者在人类晚期临床试验中发现了肝细胞毒性(hepatocellular toxicity)。然而，甚至在药物经过批准之后，在市售的药物中仍然存在肝中毒(hepatotoxicity)的实质性风险。尽管偶尔有并非由于肝毒性的药物撤回(withdrawal)，但是肝毒性(liver toxicity)是最常见的撤回原因，显著地限制了已获批准的药物的应用。总之，肝毒性可导致无效并产生不必要的费用，通过使用具有高效预测值的早期检测来鉴定体内的肝毒性可以降低所述费用。

考虑到人的肝脏对各种环境毒物具有高度的敏感性，因此环境毒物学的挑战是开发高效预测和快速筛选的方法，以评估物质对人类健康的影响，包括对肝脏的可能的毒性。

几种因素使上述问题复杂化，例如要测试的物质的数量日益增大；环境暴露的复杂性需要在广范围的暴露机制、浓度和时间进行测定；以及年龄和遗传变异性对结果的影响不确定。

美国国家健康学院和其他政府与私营实体的国家毒物学项目正在积极寻找能够改进环境毒物学测试的效率和减少所需的动物测试数量的可靠方法。

在这些领域，以及主要为细胞检测的其它领域，由于可用于分析复杂的、多组分系统的响应的工具的限制，典型的集中于单细胞过程的测试限制了发展。最近对一组细胞毒素测试(包括DNA合成、蛋白质合成、谷胱甘肽消耗、过氧化物诱导、半胱天冬酶(Caspase)-3的诱导、膜完整性和细胞存活)的性能比较中发现，这些测试平均仅具有动物研究的一半的预测能力(Xuet al.，Chem Biol Interact，2004.150(1)：p.115-28.)。这些测试独立地进行，并且不试图以任何定量的方式来结合读出的数据。另外，其它研究显示，来自基于细胞的测试的多维细胞响应可以使用标准方法来聚类(clustered)，以鉴定具有相似活性的化合物(Taylor et al.，Drug Discov Today，2005，2(2)：p.149-154；Mitchison，Chembiochem，2005.6(1)：p.33-9；Perlman，Science，2004.306(5699)：p.1194-8)。总之，这些研究证明了将化合物响应聚类的原则，但是并未尝试将这些鉴定的群(clusters)与特异性的响应谱相关联，以及随后使用所述响应来预测未知物质的生理学影响。

已经开发了简单的自动化分类器，用于某些商业上可获得的测试。此类分类器允许使用布尔数学体系(Boolean)的运算(operations)，以使来自几个测试部分的输出结合成一个结果(Abraham et al.，Preclinica，2004.2(5)：p.349-355)。这些布尔数学体系的运算允许测试开发者对结合多个特征检测的输出进行定义。在扩大某些高容量筛选(HCS)测试中此类分类器特别有用，但是具有受限的特征，并且不能被确定地设计和不易以多维特征来使用。因此，最近的研究描述了使用与临床肝中毒具有80％的相关性的人Hep G2细胞，进行多维细胞毒素测试(P.J.O′Brien et al，Arch Toxicol，2006，80(9)，p.580-604)。然而，HepG2细胞缺失了已分化的肝细胞的多种功能。与在肝中毒的早期检测中的重要性相一致，需要在原代肝细胞中发展多维细胞系统生物学筛选方法，来预测机理性肝中毒(mechanism-based hepatotoxicity)。

发明内容

本发明提供了用于细胞系统生物学建谱(profiling)和分析的方法和系统，包括具有多色荧光的5种或更多(例如多元的)生物标记以及可筛选的数据库。本发明提供了肝细胞响应的分析方法和细胞系统生物学(CSB)(有时也称为“系统细胞生物学”)建谱的方法。所述细胞系统生物学是对负责细胞正常功能和异常细胞功能的基因、蛋白质和代谢的完整的和相互作用的网络的研究。