[发明专利]测定心律失常的风险的方法

说明书

本发明涉及使用干细胞衍生的心肌细胞以高通量阻抗或多电极阵列测定法测定药物诱导的心律失常风险的方法。

发明背景

药物诱导的尖端扭转型室性心动过速（torsades de pointes）（TdP）是一种威胁生命的多形性室性快速性心律失常（polymorphic ventricular tachyarrhythmia），它已经导致了许多药物使用的撤销或严重限制（(Journal of Pharmacological and Toxicological Methods52：46-59，2005）。TdP的通常原因是内向整流钾通道（inward rectifying potassium channel），hERG（KCNH2编码的人或go-go相关基因）的抑制，导致了延长的QT间隔。当前，标准的方法是应用过表达hERG的非心肌细胞系筛选用于hERG抑制的药物候选物。然而，hERG筛选是次最佳的，因为并非抑制hERG通道的所有化合物都导致QT延长或者诱导TdP（Cardiovascular Research58：32-45，2003）。此外，可以通过在体外不显示出hERG抑制或者在临床前的动物模型中不造成QT延长的药物，在人类中诱导心律失常。例如，维拉帕米，一种有效的hERG抑制剂，它不会在患者中造成QT延长或者TdP，并且被安全且有效地使用。尽管存在这种不一致性，但主要由于精制的备选物的普遍缺乏，所以药物研发的大量时间和精力都花费在研究化合物（作为TdP电位的替代物）对hERG抑制和QT间隔延长的影响上。

当检查同源和电偶联的细胞群时，可以将诸如多电极测定法（MEA）的技术用于测量场电位，并模拟体内心电图（Journal of Electrocardiology37Suppl：110-116，2004）。以前已经将MEA用于评估干细胞衍生的心肌细胞动作电位的一般性质，并且可以将电生理学改变用作心律失常的替代测量。然而，技术局限限制了MEA研究的流通量和持续时间（(Stem Cell Research4：107-116；Stem Cell Research4：189-200）。除hERG抑制以外，用于查询TdP电位的最常用研究模型是低通量离体模型，如Langendorff制备物和心室楔形物（ventricular wedge）（(Journal of Pharmacological and Toxicological Methods52：46-59，2005）。

需要通过制药和生物技术工业来改进用于预测药物诱导的毒性的体外系统，以降低晚期药物损耗（drug attrition）。特别地，存在高通量体外模型的需求，所述体外模型除考虑QT延长外，还直接探究人类心肌细胞所使用的多个离子通道的功能性相互影响，其用于协调正常的节律性收缩。

发明概述

在本文中，我们公开了第一个应用人诱导的多潜能干细胞衍生的心肌细胞（iPSC-CM）进行的高通量功能测定法，所述测定法准确检测了药物诱导的心脏异常。使用了两种独立的方法，一种是具有测量阻抗的相互交错的电极传感器阵列的96孔板，第二种方法使用多电极阵列。在无破坏地连续测量细胞对平皿的物理吸附的情况下，每12.9毫秒取样一次由于附着iPSC-CM引起的阻抗。阻抗的迹线揭示了iPSC-CM的节律性收缩。用已知改变心脏功能的多种药物处理，诱导心博率改变，并通过阻抗检测收缩性。在微电极阵列上收集了药物效应的相似结果，从而确认了该模型的有效性。检测、定量药物诱导的心律失常，并计算致心律失常的电位（PPS；预测的致心律失常得分）的预测，说明这个系统能以以前不可能的方式查询iPSC-CM的功能性质，所述系统提供了预测心血管安全性的新的可能。本申请提供了测定药物诱导的心律失常风险的方法，其包括：

a)提供心肌细胞；

b)将所述心肌细胞与所述药物接触；

c)通过监测细胞收缩或者场电位检测心博率的不规律性。

本申请提供了上述方法，其中心肌细胞是人源的。

本申请提供了上述方法，其中心肌细胞产生自多潜能干细胞来源。

本申请提供了上述方法，其中干细胞源是诱导的多潜能干细胞来源。本申请提供了上述方法，其中通过监测细胞场电位的改变来监测心律失常的发生率。

本申请提供了上述方法，其中通过测量阻抗监测细胞收缩。

本申请提供了上述方法，其中通过在收缩期间，以能鉴定心肌细胞运动的数据捕获率频率测量阻抗来监测细胞收缩。

本申请提供了上述方法，其中心律失常的检测包括监测心博率节律的加快、减慢或不规律。