CULTEX^® RFS細胞暴露實驗程序的驗證及一個顆粒物急性暴露毒性評價預測模型的優化

項目合作單位德國軍隊藥理學和毒理學研究所，慕尼黑
SEH咨詢服務，帕德博恩施特勞瓦爾特藥理學與毒理學研究所，慕尼黑
Cultex實驗室有限公司，漢諾威

由于工業和制藥領域中對于松散固體顆粒的普遍使用使得空氣中懸浮顆粒物的影響越來越重要。這些影響因可吸入顆粒物質的種類、粒徑和濃度、以及疾病（甚至死亡）嚴重程度而不同。

在歐盟范圍內，歐盟REACH法規用以管理化學品的注冊、評估、授權和限制（如有必要）。人們預先定義了一個測試策略，用于毒理學評價，該評估對可吸入物質（氣體、氣溶膠和顆粒物）暴露染毒實驗的操作有較高的要求。

然而，吸入暴露染毒毒性方面的數據往往不存在，或主要是基于動物實驗的。人們對用于動物試驗的動物數量的估計值差別很大（多達1000萬只動物），其中大約1-2%（即10至20萬只動物）用于急性吸入毒性試驗。現在，REACH及其他監管措施急需動物實驗的替代方法，但是在肺毒理學領域，這種替代方法目前并不存在。

盡管以人類細胞為基礎的實驗系統已經大量應用于對各種顆粒物質的毒理學評價研究，但是它們對空氣中顆粒物評價的有效性因其非生理暴露形態（浸沒培養）而受限。Cultex®RFS-輻射流系統（氣液界面顆粒物直接暴露）填補了這個空白，它的實驗基礎是將人肺上皮細胞在空氣-液體界面直接暴露于各種顆粒物氣溶膠實驗物質。這種方法允許顆粒物直接暴露于細胞表面，真實模擬顆粒物在人呼吸道細胞表面沉積生理過程。

在一個由德國聯邦教研部 （BMBF，Bundesministerium für Bildung und Forschung）資助的研究項目（BMBF 0315710）中，這種方法在不同的實驗室得到了驗證，包括其技術搭建及操作。這種測試方法定義于標準操作程序（SOP）中（ECVAM模塊1），而且被成功的轉移至兩個獨立且陌生的實驗室（ECVAM模塊3）。該方法在實驗室的重現性（ECVAM模塊2）和在實驗室之間的重現性（ECVAM模塊4）可以得到證實。然而，ECVAM模塊5（一個預測模型的建立）和ECVAM模塊6（應用的測試領域的定義）在前面的研究項目中并未完成。

目前的合作研究項目將從這一點上繼續展開。CULTEX^® RFS細胞暴露實驗程序的驗證及一個顆粒物急性暴露毒性評價預測模型的優化，通過優化Cultex®RFS的氣液界面暴露程序，有效吸入物質的急性毒性評價預測模型將得到進一步驗證和完善。

CULTEX^® RFS細胞暴露實驗程序的驗證及一個顆粒物急性暴露毒性評價預測模型的優化，在第一階段中，細胞暴露系統已經在所有站點建立，并且對項目的正式的要求也已經確定。所有實驗室都建立了細胞實驗系統（A549細胞），并統一了培養條件。最初的實驗包括對清潔空氣（作為陰性對照，可能不會損傷細胞的活性）的測試，因此，在后來的暴露試驗中，測試顆粒物的影響能夠被準確無誤地確定。測試程序的有效性也通過分析一組已知物質（乳糖（陰性物質）、銅氧化物（II）納米顆粒，硫酸銅和高純氧化鋁）而得以確認。在成功地完成項目第一階段后，我們現在正進入“盲測階段”，在“盲測階段”，我們將為各種實驗物質（最多25種化合物）進行編碼，以期在項目結束時建立一個評估粉塵急性吸入毒性的適合的預測模型。