研究人员利用光来控制人类心脏细胞，并加快新药的开发

乔治华盛顿大学的一组研究人员开发了一种更快的方法，利用光遗传学来预测潜在的新药是否会导致心律失常，这是一种利用光来控制细胞的技术。虽然光遗传学已经在神经科学中应用了十年，但这项技术在心脏研究中相对较新。

在新开发的系统中，研究小组利用光来制造心肌细胞击打和光学测量他们的反应。这使得他们能够自动化药物测试过程，提供了一种快速的新方法来排除潜在的危险药物。该技术简化了研究人员为符合FDA测试要求并确保药物安全性而进行的主要手工过程。该团队目前的系统可以在不到10分钟的时间内测试3万个光响应细胞——这比标准实践的时间要短得多，标准实践可能需要几个小时甚至几年。

该研究在一篇题为“OptoDyCE作为高通量全光动态心脏电生理学自动化系统”的论文中进行了概述自然通讯周二。

“这种新方法有可能极大地提高我们为重症患者提供安全和基本药物的速度，”乔治华盛顿大学生物医学工程教授、该论文的高级作者艾米莉亚·恩切娃(Emilia Entcheva)说。“重要的是，我们证明了这可以通过将干细胞技术与我们的新方法相结合，使用患者自己的血细胞来完成。开发新药的最大挑战之一是测试以确保我们在治疗问题时不会引起任何心脏毒性。这项技术帮助我们确保我们做到了这一点。”

为了让药物得到FDA的批准，它们必须经过审查，以确保它们不会对心脏或身体的任何其他部位构成危险。在测试的最初阶段，用药物处理细胞，观察它们的反应。传统上，最可靠的方法是通过直接将探针插入细胞来手动测量它们的反应。新的高通量技术加速了这一实践。然而，到目前为止，还没有这样的高通量系统可用于实际工作心脏细胞．恩切娃博士的研究有助于在药物开发过程的早期，更全面地了解这种药物如何影响心脏，从而节省了用于其他新药候选药物的时间和资源。

“光刺激和光记录的好处是，它提供了一种同时动态控制数百万个细胞的方法，而不需要与样本接触，”论文第一作者、安切娃博士的博士生亚历克斯·克里马斯(Aleks Klimas)说。“这不仅可以让你进行更快的测试，而且在测试危险材料时，还提供了一种更安全的测量方法。”

除了在药物研发领域的应用外，科学家还可以用这种方法来确认干细胞是否已经成熟为心脏细胞。这项新技术将帮助他们提高这些新造心脏的质量细胞并加快在诊所的部署。

该技术有可能被制药公司采用，以加快药物开发过程。在她完成博士学位之后生物医学工程在乔治华盛顿大学，克里马斯女士希望将这一想法商业化，并发展一项业务来销售这种设备。