基于hiPSC-CM模型和miR-133b/miR-184/miR-208b-3p联用的结构心脏毒性检测新策略

这篇综述系统评估了人诱导多能干细胞来源心肌细胞（hiPSC-CM）模型中miRNAs作为结构心脏毒性生物标志物的潜力。研究通过RTCA CardioECR阻抗监测联合miRNA表达谱分析，证实hsa-miR-133b、hsa-miR-184和hsa-miR-208b-3p在细胞培养基中的动态变化，为临床前药物开发提供了新型双维度（细胞内/外）检测体系。

　　

引言

药物诱导的心脏毒性是药物研发失败的关键因素，其中结构心脏毒性（如心肌细胞形态损伤）的早期检测尤为困难。近年来，人类诱导多能干细胞来源心肌细胞（hiPSC-CM）模型因其可模拟成人 cardiomyocyte 生理特性而备受关注，但其在结构毒性预测方面仍存在技术缺口。microRNAs（miRNAs）作为调控基因表达的小分子RNA，具有组织特异性、早期响应性和体液可检测性等优势，可能成为填补这一缺口的关键生物标志物。

材料与方法

研究采用iCell² hiPSC-CM模型，通过xCELLigence系统连续监测细胞指数（CI）、搏动频率（BR）等阻抗参数。29种已知结构心脏毒性药物（包括蒽环类、酪氨酸激酶抑制剂等）在10×C_max浓度范围内进行72小时暴露。细胞内miRNAs通过miRNeasy 96 Kit提取，培养基miRNAs采用Trizol/氯仿分离，RT-qPCR检测12种候选miRNAs（如hsa-miR-133b、hsa-miR-208b-3p）的表达动态。

结果

3.1 阻抗参数响应
蒽环类药物（如阿霉素）和蛋白酶体抑制剂（如硼替佐米）导致CI下降65%-85%，部分药物引发搏动停止。值得注意的是，12种药物在未引起显著CI/BR变化时，已触发miRNAs表达改变。

3.2 细胞内miRNAs特征
7种miRNAs呈现显著上调（fold change≥10）：

• hsa-miR-182-5p/hsa-miR-187-3p（蒽环类特异性）
• hsa-miR-133b（抗凋亡相关）
• hsa-miR-126-3p（内皮功能障碍标志）
• hsa-miR-365a-5p（心肌肥厚关联）

3.3 培养基miRNAs动态
hsa-miR-184在阿霉素处理24小时后即显著释放，72小时消失；hsa-miR-208b-3p呈现时间依赖性上升；hsa-miR-133b仅在72小时检出。有趣的是，细胞内高表达的hsa-miR-96-5p未在培养基中检测到，提示miRNAs分泌具有选择性。

讨论

研究发现hiPSC-CM中miRNAs表达谱与药物机制相关：蒽环类药物通过氧化应激通路激活miR-182-5p，而miR-208b-3p可能通过TGF-β/Smad3通路促进纤维化。培养基中miR-133b/miR-184/miR-208b-3p的组合检测，有望建立非侵入性心脏毒性预警系统。技术挑战包括培养基miRNAs低丰度（需灵敏度达5-10 ng/μL）和时序差异（如miR-184的瞬时释放）。

结论

该研究首次在hiPSC-CM模型中实现细胞内/外miRNAs双维度检测，证实miR-133b/miR-184/miR-208b-3p组合对结构心脏毒性的预测价值。未来需开展临床验证（如肿瘤患者血清miRNAs追踪），并开发高通量检测方案以支持药物早期筛选。这一策略或将改写心脏安全性评估的范式，从单纯电生理监测迈向多组学整合的新阶段。