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马里兰大学研究人员表示蠕虫可以帮助发现潜在的药物安全问题

一项针对1,443种药物的新研究发现,目前市场上的三种处方药会导致蠕虫发生意想不到的变化,这可能表明它们对人类具有潜在的无法识别的作用。

研究表明,生物学实验中普遍使用的线虫微小线虫(C. elegans)可以作为一种快速,廉价的工具来鉴定药物安全性或功效研究的靶标。这项工作还强调,即使在获得美国食品药品监督管理局(FDA)批准后,也需要继续评估药物。这项研究在线发表于2020年7月23日在杂志光化。

马里兰大学细胞生物学和分子遗传学副教授,该研究的高级作者安东尼·何塞说:“我们没想到会看到如此戏剧性和明显的现象,但是三种药物引起了这些蠕虫的明显生理变化。”“这确实凸显了这些药物的开发不足。”

Jose强调,该研究并不能得出结论,这三种药物均已获得FDA批准,对人体有毒或对人体具有未知的副作用。研究表明,目前在市场上出售的这些药物可能会对细胞过程产生影响,而根据科学文献,这些过程以前没有被研究过。

秀丽隐杆线虫有成千上万个与人类基因相似且具有相似生物学功能的基因,这就是为什么有时将蠕虫用于新化合物的早期毒性测试中的原因。如果进一步的研究表明该化合物影响与人类共享的秀丽隐杆线虫的基因或细胞过程,那么其他研究可能会发现潜在的副作用,或者提供有关药物如何在分子水平上工作的见解,从而改善未来的药物开发。

在当前的研究中,抗凝的噻氯匹定和抗真菌的舍他康唑引起的气泡似乎是蠕虫喉咙中累积的药物,使身体的那部分身体变形。在某些情况下,蠕虫在接触药物后死亡,但尚不清楚死亡是由喉咙中的积累还是其他机制引起的。当插入支架以打开患者的血管时,噻氯匹定有时用于预防血液凝结,而舍他康唑则用于治疗脚癣。

第三种药物是右兰索拉唑,是一种用于治疗胃灼热的质子泵抑制剂。这种药物导致蠕虫蜕皮缺陷。尽管人类不会蜕皮,但参与蜕皮的秀丽隐杆线虫基因与参与分泌胶原蛋白的人类基因相似,胶原蛋白是结缔组织(如皮肤和软骨)的主要结构成分。这意味着使秀丽隐杆线虫蜕皮的分子过程可能类似于使人体内胶原蛋白分泌的分子过程,如果药物中断了那些过程之一,它也可能影响人类胶原蛋白的分泌。

研究人员偶然发现了这个发现,当时的主要作者凯尔·加尔福德(Kyle Galford,BS '19,生物科学)目前在诺和基因公司(Novogene)受雇,正在寻找可能破坏基因调控的化合物。为了进行这项研究,Galford将1443种不同的FDA批准的药物滴入了含有秀丽隐杆线虫的不同培养皿中。

这些蠕虫已经在实验室进行了工程改造,使其荧光基因被关闭。两天后,研究人员在显微镜下检查了这些蠕虫,看是否有药物打开了荧光基因,这意味着它们已经成功破坏了荧光基因的调控。没有一种药物能打开荧光基因,但是科学家们立即注意到三批蠕虫的其他变化-暴露于噻氯匹定,舍他康唑和右兰索拉唑的蠕虫。所有1,443种药物都以相同的浓度进行了测试,而这是仅有的三种可观察到蠕虫变化的药物,支持进一步研究的需要。

尽管在进入人类试验之前,几乎所有药物都已在哺乳动物(如小鼠)中进行了毒性测试,但目前尚无法在将其投放市场之前对每种潜在的生理作用进行筛选。有时这意味着使用药物数年后才发现副作用。

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