【Science子刊】新模型——将心脏研究结果从动物转化为人类

加州大学戴维斯分校健康中心的一组科学家开发了一种新的预测模型，可以将不同动物物种的心脏研究结果转化为人类特有的见解。这种模式可以帮助加速药物开发过程，从而产生治疗心律不齐等心脏病的新疗法。

在他们今天发表在《Science Advances》杂志上,题为“Quantitative cross-species translators of cardiac myocyte electrophysiology: Model training, experimental validation, and applications”的论文中，研究人员提出了一套翻译程序，用于绘制老鼠、兔子和人类心脏细胞的电活动。

加州大学戴维斯分校医学院药理学助理教授、该研究的主要作者Stefano Morotti说:“近几十年来，基础研究、转化研究和临床研究的共同努力极大地帮助了我们对疾病机制的理解，但仍然存在许多挑战。一个主要的挑战是将动物模型试验的发现转化为人类应用。”

动物物种之间的差异会影响研究结果

在评估新的心脏治疗方法的有效性和安全性时，动物研究仍然至关重要。然而，不同物种之间存在着显著的结构和功能差异。这些因素包括心脏的大小和形状，以及心率，例如，老鼠的心率大约比人类快10倍。

了解这些差异的规模对于心脏病患者的抗心律失常治疗的发展是重要的。

Morotti说:“在制药领域，物种间差异的影响是显著的，人们越来越担心动物试验药物的安全性和有效性。”

将一个物种的发现转化为另一个物种

在进行人体临床试验之前，研究人员主要使用小哺乳动物，如老鼠和兔子，来研究心脏的电生理机制。尽管基因相似，但在器官和细胞水平上，哺乳动物心脏功能的差异是明显的。

研究小组模拟了老鼠、兔子和人类心肌细胞的计算机模型，创建了一组翻译器，以绘制不同物种的电生理反应。他们建立了一个系统，可以将从动物身上获得的测量结果转换到人类身上。这些可能包括药物的影响，心率异常或心脏病引起的改变。

他们表明，基于在动物模型中测量的反应，这些预测工具非常适合预测人类对抗心律失常药物反应的电生理变化。他们还表明，这些工具可以帮助设计实验，最大限度地提高人类生理的可译性。

支持药物发现的预测建模工具

研究人员建议将预测模型整合到研究和药物开发管道中。

加州大学戴维斯分校医学院药理学副教授、该研究的资深作者Ele Grandi说：“根据动物研究中替换、简化和细化的3R（replacement, reduction, and refinement）原则，在实验实践中采用建模和翻译工具可能在动物试验的几个应用中是有益的。我们证明了这种数学建模方法在不同物种或实验条件下预测心脏紊乱的影响是有用的。”

高通量筛选(HTS)是一种药物发现过程，可以自动测试大量化合物的特定生物靶点。该团队设想将他们的工具直接集成到制药行业用于评估新药疗效和安全性的高温超导系统中。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://medicalxpress.com/news/2021-11-heart-animals-humans.html

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。