高通量体外筛选之路的下一英里标记?

约翰·巴尔布斯约翰·巴尔布斯(M.D.,M.P.H.),是首席健康科学家。

的新论文 肖等人。,于5月发表在 美国国家科学院院刊,“建议使用高通量的,可扩展的方法对新型纳米材料进行系统表征和比较” 体外 测试。这是否意味着美国国家科学院 21世纪毒性测试的愿景 –建议用于常规化学品–已经用于纳米材料吗?不完全的。 

美国国家科学院(NAS),环境保护局,行业,环保非政府组织和动物权利团体都希望获得高通量 体外 测试以减少动物测试,同时提高效率并降低出于安全考虑而评估化学品和其他材料的成本。但是,正如NAS报告所承认的那样,要实现这一共同愿景,就需要大量新研究(和金钱资源)投入,以完善和验证下一代毒理学测试方法。我在一个 以前的博客文章.

邵等人。研究在迈向成功的道路上取得了有意义的进步 体外 筛选。研究人员使用了各种测定法,细胞类型和剂量来测试50种不同的纳米粒子,从而为每种粒子建立了多维数据概况。然后,他们应用统计聚类技术来检查纳米颗粒结构的差异(微妙或其他)是否改变了它们的毒性。对于三种表现出有趣差异的纳米粒子,作者进行了短期 体内 化验以验证他们所见的方法 体外.

作者能够证明,使用四种不同的测定方法以及一系列剂量和细胞类型可提供一组可靠的数据,用以分类和区分不同的纳米颗粒。作者们并未尝试使用这些测定法来预测特定的健康影响,而是创建了一个先前未测试过的纳米粒子的分类系统,然后将其与已经过全面评估的纳米粒子进行比较。 体内 测试以推断潜在的毒性。

选择的三种纳米颗粒 体内 本研究中的验证均旨在用作医学诊断剂,因此已在动物中进行了广泛测试。研究表明,纳米颗粒在三种颗粒中毒性最高。 体外 分析也引起了最大的反应 体内.

而邵等人。研究具有相当大的优势,一些关键的局限性凸显了仍然存在的巨大差距,如果 体外 筛查将有效保护人类和生态系统健康,免受正在开发的各种纳米材料应用带来的风险。

首先,将所有测试的50种纳米材料设计为静脉注射,作为医学诊断剂。因此,纳米颗粒是水溶性的,使其更易于用于 体外 系统。大多数用于非医疗目的的纳米粒子溶解性差,因此难以在细胞测定中发现的液体介质中准确应用和定量。而而 体外 使用在液体介质中生长并暴露于纳米颗粒的细胞进行的分析可以合理地模拟注射暴露途径,从而推断出与其他非医学用途(如吸入,皮肤接触甚至摄入)更为相关的其他暴露途径的暴露对健康的影响。更加困难。

其次,纳米材料及其评估的终点与评估消费者,环境或职业对纳米颗粒的暴露可能产生的各种影响的关联性有限。大多数是氧化铁的变体,在消费类产品中并不常见。此外,研究人员最关心的是对注射材料的急性反应,因此使用了与静脉注射有关的急性测定法和细胞类型:血管细胞,单核细胞(一种白细胞)和肝细胞。

配套 体内 该测试也是一种旨在检测单核细胞计数变化的短期测定法。该测试与确定立即的全身炎症最相关,但不太可能检测出较长时间发生的扰动变化,并可能导致慢性影响,例如癌症,神经发育毒性,内分泌破坏等。后一种影响是更加关注职业,消费者和环境暴露。

作者指出,这种方法作为美国食品药品管理局(FDA)要求的相对严格的评估过程中批准药品的最初筛选方法,最有价值。他们指出,通过将其轮廓与已经获得FDA批准的材料进行比较,从而鉴定出最有前途的纳米材料的能力,因此已经进行了广泛的测试。当然,通过此筛选过程选择的任何纳米材料都将接受大量安全测试。

这与高通量筛选的应用截然不同,例如,与帮助评估新型材料相比,高通量筛选的应用非常不同。 制造前通知是根据《有毒物质控制法》提交的,其中没有严格的安全测试备份来确保保护。但是,随着公司开发新产品,这种方法在筛选替代纳米颗粒方面可能具有价值。

因此,尽管这项研究是朝着正确方向迈出的一步,但如果要实现高通量,仍需要更多的优秀科学知识 体外 筛选测试将成为评估职业,消费者和环境对纳米材料的接触安全性的可靠方法。

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