生长在干细胞衍生的神经网络芯片作为替代动物实验

的肉毒梭状芽胞杆菌神经毒素(肉毒毒素),革兰氏阳性细菌产生的肉毒梭状芽胞杆菌,是迄今为止所知的最有毒的自然产生的蛋白质毒素。然而,当应用于少量的毒素引起locally-confined瘫痪,这是有益的治疗各种不同形式的肌张力障碍等疾病,多汗,斜视,慢性疼痛和头痛。目前,它是使用最广泛的审美treatmet平滑皱纹和皱眉——一个应用程序,一个巨大的增长在过去的几十年里使用。

这些毒素是由细菌产生的天然产品,因此药品批次浓度和活动发生的变化。然而,由于毒素如肉毒杆菌®是国家监管当局批准的药品,病人的安全是保证最终产品的批量测试。目前,生物活性的效力提升装置监控是醉人的老鼠在所谓的鼠标biosassay (MBA)是在1920年代引入的。在这个试验,不同稀释的制剂含有肉毒毒素注射到老鼠和麻痹的症状观察几个小时到几天。

由于巨大的含肉毒毒素对医药产品的需求,据估计,在美国和欧洲,每年有超过600000只老鼠牺牲这些批处理测试。这大量的动物和痛苦会导致相当大的伦理问题。因此,有一个高对MBA的替代品的需求。

为了应对这种高需求,小说在体外广泛使用的分析作为一种替代方法在活的有机体内MBA一直由斯蒂芬·詹金森教授实验室的博士生研究所的医学博士斯蒂芬·莱布传染性疾病与生理学系合作与Spiez伯尔尼大学和实验室,瑞士联邦民防办公室。

生长新的神经元

研究人员研究表明,神经元的分化在体外从小鼠胚胎干细胞培养多极阵列(量)可以作为一个生理相关细胞的方法检测肉毒毒素/ holotoxin和复杂。神经元文化形成功能网络组成的异构的兴奋和抑制性神经元的混合物和在治疗24小时~ 1点肉毒毒素/ holotoxin或肉毒杆菌®完全沉默突触传递被观察到。

«检测和量化的肉毒毒素制剂极具挑战性由于多步细胞中毒机制和高效能的毒素»,斯蒂芬·詹金森说,这项研究的第一作者。到目前为止,神经元细胞是唯一的方法在体外选择MBA和几个化验已经开发使用初级或胚胎干细胞衍生神经元显示相似或更大的敏感性比MBA。然而,大多数这些化验依赖于毁灭性的均化的组织允许提升装置进一步量化和评估因此需要额外的方法和实践的时间产生的结果。«此外,这些方法不允许连续监测神经活动在肉毒毒素治疗»,斯蒂芬·莱布补充道。

这个试验的主要优势是使用干细胞衍生的神经元,从而使动物的使用过时了。此外,意味着记录技术允许连续非侵入性监测的神经活动,这种方法可以很容易地up-scaled未来的大规模筛选符合要求的刺激神经组织的化合物。«此外,商业化的使用意味着系统不需要训练有素的人员»,詹金森说。

虽然提出了分析持有高灵敏度提升装置/到下午1点,进一步的研究需要进行总体敏感性增加。然而,斯蒂芬·詹金森和斯蒂芬·莱布认为,这部小说生物测定具有巨大的潜力来减少动物在药物使用肉毒毒素检测和活动的决心。此外,分析可以扩展的筛查可能刺激神经组织的化合物重点是突触活动。这项研究已经发表在在药理学领域。

出版的细节: 詹金森,……Grandgirard D。Heidemann, M。Tscherter,。、Avondet M.-A。莱布,S.L. (2017):胚胎神经干细胞种植在多极阵列作为一种新的体外生物测定肉毒杆菌神经毒素的检测。在药理学领域8 (73)。doi: 10.3389 / fphar.2017.00073。