《Toxicological Research》：Development of in vitro skin corrosion test using KeraSkin?
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为解决传统兔皮Draize试验的伦理与科学局限，研究者依托KeraSkin?模型开展OECD TG 431皮肤腐蚀测试适用性验证。结果显示其敏感性达100%、准确性90%，满足国际标准，为全球化危化品安全评估提供了可靠的动物替代新方案。
想象一下，你刚买了一瓶强效管道疏通剂，或者工厂里的工人正准备操作一桶工业强碱。在这些场景背后，隐藏着一个极其重要的安全课题：这种化学物质如果溅到皮肤上，会不会造成不可逆的腐蚀烧伤？过去，要确定这一点，毒理学界不得不依赖一种名为“Draize试验”的经典方法——将待测化学物质涂抹在活体兔子的皮肤上，观察是否出现坏死和腐蚀。然而，随着全球动物福利意识的觉醒、欧盟化妆品动物测试禁令的落地，以及美国环保署（EPA）规划到2035年逐步淘汰哺乳动物试验，这种充满伦理争议且存在种属差异的旧方法已难以为继。
在这样的背景下，科学界急需一种既能精准预测皮肤腐蚀危害，又无需牺牲动物生命的替代方案。重建人表皮（Reconstructed Human Epidermis, RhE）模型应运而生，它利用人类角质形成细胞在体外培养出具有分层结构的人造皮肤，能高度模拟真实人类皮肤的屏障功能。经合组织（OECD）早已在测试指南431（TG 431）中认可了EpiSkin?、EpiDerm?等几种RhE模型用于体外皮肤腐蚀测试，但它们大多源于欧美。本文聚焦的KeraSkin?便是一种在韩国开发制造的3D人类表皮模型，此前它已成功作为OECD TG 439的“me-too”（等效）体外皮肤刺激测试模型通过了验证。那么，它能否“跨界”胜任更严峻的皮肤腐蚀测试任务呢？
为了回答这个问题，研究人员开展了一项系统的验证研究，旨在探索KeraSkin?作为OECD TG 431体外皮肤腐蚀测试等效方法的可行性。该研究选取了30种符合OECD TG 431性能标准（PS）的参考化学物质（包括10种1A类、10种1B/1C类腐蚀物及10种非腐蚀物），利用KeraSkin?模型进行3分钟和60分钟的暴露测试，并通过MTT法检测细胞活力（Cell Viability, CV）来进行分类预测。最终研究得出结论：KeraSkin?皮肤腐蚀测试展现了可靠的预测能力，其敏感性为100%，特异性为70%，腐蚀性/非腐蚀性整体准确率达90%，子类别准确率达76.7%，完全满足了OECD TG 431 PS的准确度标准。这一成果意味着KeraSkin?有望成为全球化学安全评估中又一有力的非动物替代工具。该论文发表在《Toxicological Research》期刊上。
为开展此项研究，作者主要采用了以下关键技术方法：使用在韩国开发制造的KeraSkin? 3D重建人表皮模型（由人源角质形成细胞在气-液界面分化培养而成）；选取OECD TG 431性能标准指定的30种参考化学物质（含1A类、1B/1C类腐蚀物及非腐蚀物）作为测试样本队列；严格遵循OECD TG 431协议，分别对测试物进行3分钟（室温）和60分钟（37°C）的局部暴露，液体加45 μL，固体预湿后加20 mg；采用MTT（3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐）比色法测定细胞活力；针对有色或可直接还原MTT的化学品，执行了染色干扰检查及使用冷冻致死组织（NSMTT）和非特异性颜色干扰（NSC）的校正计算；最后依据UN GHS分类的预测模型（基于3分钟和60分钟的细胞活力阈值）进行数据统计与预测能力分析。
Development of skin corrosion test using KeraSkin?（使用KeraSkin?开发体外皮肤腐蚀测试）
通过使用KeraSkin?模型并按照OECD TG 431 PS测试30种参考化学物质，得出了该模型的预测分类结果。所有20种UN GHS定义的腐蚀性物质均被正确识别为腐蚀性。在子分类中，大多数物质准确，但有4例异常：乳酸、60/40辛酸/癸酸和丙酸（原属1B/1C类）因60分钟CV低于15%而被过度分类为1A类；N,N-二甲基二亚丙基三胺（原属1A类）因3分钟CV达69.7%被归类为1B/1C。在10种非腐蚀性物质中，7种准确分类，但2,4-二甲基苯胺、2-羟基异丁酸和烯癸酸钠（33%）因细胞活力低于阈值被过度分类为1B/1C。
Predictive capacity of KeraSkin? skin corrosion test（KeraSkin?皮肤腐蚀测试的预测能力）
将测试结果与体内UN GHS分类比对后发现，KeraSkin?模型识别腐蚀性物质的敏感性为100%，特异性为70%，总体准确率为90%。这些数值等于或高于已验证的EpiSkin?模型。腐蚀物子类（1A与1B/1C）分类准确率为76.7%。
Discussion（讨论）
本研究优化并评估了韩国产KeraSkin?模型用于OECD TG 431皮肤腐蚀测试的性能。其预测性能（敏感性100%，特异性70%，准确率90%）满足或超过PS标准（敏感性≥95%，特异性≥70%，准确率≥82.5%）。
研究指出，3种非腐蚀物（2,4-二甲基苯胺、2-羟基异丁酸和烯癸酸钠）的误判（假阳性）可能归因于物质本身特性或RhE测试的局限性，类似的过度分类在其他已验证参考方法（如EpiSkin?、EpiDerm?等）中也有报告。所有20种腐蚀性物质均被正确识别，但子分类有4例异常（3种1B/1C酸类被归为1A，1种1A胺类被归为1B/1C）。这些错误同样见于其他RhE模型，暗示这可能是RhE方法固有的限制，而非KeraSkin?特有。
讨论进一步分析了误分类与理化性质的关联：小分子有机酸（如2-羟基异丁酸、乳酸等）因分子量小，能快速穿透RhE相对疏松的角质层脂质架构，到达基底层，超出细胞pH缓冲能力，导致细胞活力下降并被归为更严重的腐蚀类别，这与现有RhE模型对有机酸敏感的反应一致；烯癸酸钠（33%）作为表面活性剂，会破坏角质层脂质屏障，而RhE缺乏完整原生皮肤的保护机制，加速了局部细胞毒性，导致过度预测；有机碱则因分子结构和暴露时间呈现不同反应，如2,4-二甲基苯胺显示高细胞敏感性，而N,N-二甲基二亚丙基三胺可能在3分钟短时暴露内尚未充分诱导细胞毒性。
综上所述，结果支持了KeraSkin?模型在OECD TG 431下进行体外皮肤腐蚀测试的可靠性和监管适用性。其预测性能与国际验证的RhE模型相当，且误分类模式与其他验证模型一致，可归因于测试物特性或RhE方法已知的限制。作为3D组织体外测定法，它具备高重现性、低变异性和客观定量终点，解决了传统动物方法的诸多局限。在全球强调无动物安全评估的背景下，KeraSkin?的一致性表现、机制相关性和标准化潜力使其适合整合到国际测试框架中，未来可通过扩展化学域、机制生物标志物或屏障功能测定进一步增强其监管毒理学应用价值。
