TdP 고⋅중⋅저 위험군 3종에 대한 in vitro 심혈관계 안전성약리 평가 (In vitro Cardiac Safety and Pharmacology Assessment of the 3 Drugs Categorized as TdP Low Risk, Intermediate Risk and High Risk)

서지정보

· 발행기관 : 한국동물실험대체법학회
· 수록지 정보 : 한국동물실험대체법학회지 / 16권 / 1호 / 15 ~ 24페이지
· 저자명 : 안진렬, 정인교, 박성혜, 김관수, 권찬혁, 최선옥

초록

현재의 신경발생독성시험은 주로 in vivo 시험에 의존하고 있으며 동물의 수, 비용 및 시간 등 여러 제약으로 많은 종류의 화학물질을 평가할 수 없다. 최근에는 신경계를 손상시킬 가능성이 있는 시험물질의 스크리닝을위한 in vitro 시험법들이 연구되고 있다. 신경발생독성 대체시험법으로 신경발생과정의 종말점(endpoint)를 측정하는 in vitro 시험법이 연구되고 있는데 단일 in vitro 시험법만으로는 모든 신경발생과정을 완전하게 포함할 수 없다.
따라서 신경발생과정의 주요단계를 종말점으로 시험법을 엮어 시험법 조합(test battery)하는 연구가 진행되고 있다.
본 연구에서는 human neuroprogenitor cell인 인체신경세포(ReNcell™ CX)를 이용하여 세포생존률(MTT assay) 및 증식(BrdU assay)을 효소면역측정법(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay, ELISA)으로 측정하여 신경발생독성을 평가하였다. 이와 같은 방법은 이전의 형광현미경을 이용한 방법에 비해 쉽고 빠르게 많은 물질들을 평가할 수 있는장점이 있다. 먼저 알려진 항증식/비항증식 물질을 사용하여 이 스크리닝 시험법을 최적화하기 위해 시험하였다.
그 결과 이전 연구와 비교하였을 때 100 %의 정확도를 얻을 수 있었다. 이러한 결과는 인체신경세포를 사용하여세포생존률 및 세포증식을 평가하는 것이 적절하다는 것을 입증한다. 활용연구에서는 총 18종을 시험물질을 평가하였다. 그 결과 11종의 시험물질인 Acrylamide, Bisphenol A, Carbamazepine, Chlorpyrifos, Diethylstilbestrol, Perfluorooctanoic Acid, Sodium arsenite, 3,3',5,5'-Tetrabromobisphenol A, Ibuprofen, Omeprazole, Verapamil을 신경발생가능성이 있는 물질로 판정하였고, 7종의 시험물질인 Di(2-ethylhexyl) phthalate, Fluconazole, Permethrin, Atropine, Captopril, D-Mannitol, Dinotefuran은 신경발생 가능성이 없는 물질로 판정하였다. 위의 결과로 민감도 70 % (7/10), 특이도 50 % (4/8), 정확도 61 % (11/18), 위양성률 50%(4/8), 위음성률 30%(3/10)를 확인하였다.
이러한 결과는 기존 in vivo 시험법과 대비하여 빠른 시간 내에 많은 물질을 측정 및 평가가 가능한 신경발생독성in vitro 스크리닝 시험법으로 활용 가능하다는 것을 보여준다. 또한 이 시험법은 단일 in vitro 스크리닝 시험법으로다른 in vitro 시험법들과 조합하여 평가하는 추가 연구가 필요하다.

영어초록

The Comprehensive in vitro Proarrhythmia Assay (CiPA) project has been recently proposed to assess the proarrhythmic risk on multiple cardiac ion channels in the development of new drugs. Due to be based solely on in vitro hERG channel block and in vivo QT prolongation, the current ICH S7B nonclinical testing strategy is imperfect and used to be mis-identified for an evaluation of drug-associated torsade de pointes (TdP) risk. The inhibition of hERG channels induces QT prolongation and even generate TdP, while the balanced block of other cardiac ion channels such as Nav1.5 sodium channels and Cav1.2 calcium channels reduces QT prolongation or TdP occurrence. From this reasons, we investigated the drug effects on Nav1.5 channels and Cav1.2 channels as well as hERG channels. First, we examined the effect of the 3 CiPA training set drugs categorized as proarrhythmic low risk (mexiletine), intermediate risk (chloropromazine) and high risk (sotalol) on three cardiac ion channels. Using the manual whole-cell patch clamp technique, each cardiac ion currents were measured in cell lines expressing hERG, Nav1.5, and Cav1.2 channels, respectively. In addition, field potential duration (FPD) in human-induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (hiPSC-CMs) were recorded by performing microelectrode array (MEA) to confirm the integrative channel effect of those drugs. As a result, all of sotalol, chloropromazine and mexiletine blocked hERG channels, whereas chloropromazine and mexiletine inhibited Cav1.2 calcium currents more than sotalol, expecting the reduction of QT prolongation and TdP occurrence via balanced ion channel block by chloropromazine and mexiletine. Corresponding to these results, furthermore, sotalol induced more prolonged FPD in hiPSC-CMs as compared to chloropromazine and mexiletine.
Thus, we suggest that the optimization and development of new in vitro cardiac safety and pharmacology test strategy on multiple cardiac ion channels to comprehensively predict proarrhythmic risk.

참고자료

· 없음