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高内涵筛选技术在有毒物质筛查及毒性评价研究中的应用

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中国药理学与毒理学杂志 2024年

作者：高鹏霞龚梦强李治马波陈爱兵徐华王莉莉谢剑炜河北科技大学军事科学院军事医学研究院毒物药物研究所长江大学农学院

受环境、食品及药品中潜在污染因素等影响，人类不可避免地接触到有毒物质，使人体健康受到威胁，为有效筛查并预防此类物质的接触或摄入，极有必要发展体外测试技术用于有毒物质的检测及毒性评价。高内涵筛选技术（HCS）因其具高通量... 详细信息

受环境、食品及药品中潜在污染因素等影响，人类不可避免地接触到有毒物质，使人体健康受到威胁，为有效筛查并预防此类物质的接触或摄入，极有必要发展体外测试技术用于有毒物质的检测及毒性评价。高内涵筛选技术（HCS）因其具高通量、自动化的优点被列为毒性测试及化合物风险评级的重要工具，并广泛应用于体外毒理学研究领域。本文描述了HCS的系统组成及其在毒性筛查和毒性评价方面的工作流程；重点举例阐释其在有毒物质检测和毒性评价研究中的应用，包括细胞毒性、肝毒性、肾毒性、基因毒性、神经毒性、心脏毒性及发育毒性等方面；此外阐述了机器学习在HCS中的应用和发展，分别探讨监督式和无监督式机器学习策略用于高通量筛选及分析图像数据的优势；最后展望了毒性评价新模型和基因编辑新技术等在HCS毒性筛查评价中的应用前景。

关键词：高内涵筛选有毒物质毒性筛查检测评价

高内涵筛选在中医药研究的应用指南：概念、设备及故障排除（英文）

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Acupuncture and Herbal Medicine 2024年第1期 1-15页

作者：陈雪纯李璐张明旭杨剑吕春明许轶洲杨扬王毅浙江大学药物信息学研究所杭州市第一人民医院心血管内科浙江大学长三角智慧绿洲创新中心美谷分子仪器(上海)有限公司天津中医药大学现代中药创制全国重点实验室上海中医药大学科技实验中心教育部肿瘤工程研究中心

高内涵筛选（HCS）技术整合了自动化高速成像与单细胞定量分析。它可以大大加速细胞荧光成像中的数据采集，是中医药研究中一项强大的研究技术。越来越多的实验室和平台，包括中医实验室，已经开始使用HCS。然而，该技术在中医药研究中... 详细信息

高内涵筛选（HCS）技术整合了自动化高速成像与单细胞定量分析。它可以大大加速细胞荧光成像中的数据采集，是中医药研究中一项强大的研究技术。越来越多的实验室和平台，包括中医实验室，已经开始使用HCS。然而，该技术在中医药研究中仍处于起步阶段，在相关概念、仪器配置和分析方法方面缺乏足够的经验。为提高中医药领域研究人员对HCS的认识，本文结合本团队以往的研究经验，总结了HCS的概念、软硬件配置、整体研究过程，以及HCS在中医药研究中的常见问题及相关解决方案，提供了若干研究实例和对未来的展望，旨在为中医药研究中的HCS提供技术指导。

关键词：高内涵成像高内涵筛选中药

高内涵筛选结合活细胞实时成像技术分析谷氨酸诱导的小鼠神经瘤母细胞N2a凋亡

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复旦学报（医学版） 2015年第4期42卷 538-542页

作者：乔可崔士超胡捷先陈献华复旦大学基础医学院医学分子病毒学教育部/卫生部重点实验室上海200032 复旦大学基础医学院医学分子病毒学教育部医学神经生物学国家重点实验室上海200032

目的利用高内涵筛选(high-content screening,HCS)技术结合活细胞实时成像技术研究谷氨酸诱导的小鼠神经瘤母细胞N2a凋亡的形态学变化特征。方法用HCS技术分析摸索不同浓度谷氨酸诱导的N2a细胞早期凋亡百分比的变化,同时结合活细胞实时... 详细信息

目的利用高内涵筛选(high-content screening,HCS)技术结合活细胞实时成像技术研究谷氨酸诱导的小鼠神经瘤母细胞N2a凋亡的形态学变化特征。方法用HCS技术分析摸索不同浓度谷氨酸诱导的N2a细胞早期凋亡百分比的变化,同时结合活细胞实时成像技术追踪谷氨酸诱导的N2a凋亡的形态学变化特征。结果当谷氨酸浓度为750μg/mL时,发生早期凋亡的N2a细胞比例达到峰值(42.07%)。对同一谷氨酸浓度,随着拍摄追踪时间的增加,凋亡细胞数目逐渐增多,胞核荧光强度的变异系数逐渐增大,胞核面积逐渐缩小,胞核逐渐出现碎片化。结论使用HCS结合活细胞实时成像技术能直观清晰地捕捉谷氨酸诱导N2a细胞凋亡的形态学变化特征,是一种体外追踪单一细胞凋亡形态学变化的可靠方法。该方法也可应用于药物对细胞凋亡的促进或抑制作用的形态学变化特征的研究。

关键词：谷氨酸神经瘤母细胞N2a 高内涵筛选变异系数

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高内涵筛选技术在毒理学研究中的应用进展

中华预防医学杂志 2022年第1期56卷 15-19页

作者：郭萍陈丽萍陈雯中山大学公共卫生学院卫生毒理学系广州510080

随着各种新、老化学物质健康风险评价的需求急剧增长,基于动物实验的测试方法难以满足当前健康风险评价的需求,迫切需要研发新型的、高通量、灵敏的毒性测试方法,整合基于体外替代模型的高通量筛选技术、计算方法和信息技术的毒性测试... 详细信息

随着各种新、老化学物质健康风险评价的需求急剧增长,基于动物实验的测试方法难以满足当前健康风险评价的需求,迫切需要研发新型的、高通量、灵敏的毒性测试方法,整合基于体外替代模型的高通量筛选技术、计算方法和信息技术的毒性测试策略。其中,高内涵筛选(HCS)利用自动化显微镜和图像分析平台,以可视化和定量的方式对体外模型进行多参数、高通量的表型分析,快速有效评估化学物毒性并分级,推动了体外毒性试验和计算毒理学的发展。HCS技术已被纳入为21世纪毒性测试(Tox21)及化学物风险分级的重要工具,广泛应用于毒性测试和化学物毒作用机制研究。本文从HCS技术的发展、技术要点、毒理学应用以及未来发展的方向及挑战等方面进行综述,以期为毒性测试技术和风险评估方法学提供参考。

关键词：毒理学毒性试验体外研究高内涵筛选

高内涵筛选技术的原理及其在生态毒理学的应用

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生态毒理学报 2015年第2期10卷 2-12页

作者：黄超言野李娜马梅王子健中国科学院生态环境研究中心中国科学院饮用水科学与技术重点实验室北京100085

大量存在于环境中的有毒污染物仍然缺乏足够的毒理学数据来对其进行有效的监管,为了满足海量化合物毒性评价的需要,基于离体生物测试的高通量毒性筛选方法在近些年得到了迅猛的发展。高内涵筛选技术是新型的高通量化合物毒性筛选方法,... 详细信息

大量存在于环境中的有毒污染物仍然缺乏足够的毒理学数据来对其进行有效的监管,为了满足海量化合物毒性评价的需要,基于离体生物测试的高通量毒性筛选方法在近些年得到了迅猛的发展。高内涵筛选技术是新型的高通量化合物毒性筛选方法,该方法最显著的特点是能够在保持细胞结构和功能完整的基础上同时获取多种毒性指标。因此在简介高内涵筛选技术原理的基础上,综述了其在生态毒理学领域已有的应用,并针对性地对高内涵筛选技术的发展和挑战进行了展望。

关键词：高内涵筛选高通量筛选离体毒性测试生态毒理学

毒理学研究的高内涵筛选及其在药物肝毒性研究中的应用

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中国药理学与毒理学杂志 2017年第6期31卷 689-695页

作者：葛帅汤纳平付立杰马璟中国医药工业研究总院国家上海新药安全评价研究中心上海201203

药物性肝损伤(DILI)是导致药物研发终止或从市场撤回的重要原因之一,建立可预测、高通量的临床前检测系统以评估临床潜在的肝毒性是药物研发的迫切需要。基于细胞成像的高内涵筛选(HCS)技术,允许同时检测多个细胞参数,通过实时监测多种... 详细信息

药物性肝损伤(DILI)是导致药物研发终止或从市场撤回的重要原因之一,建立可预测、高通量的临床前检测系统以评估临床潜在的肝毒性是药物研发的迫切需要。基于细胞成像的高内涵筛选(HCS)技术,允许同时检测多个细胞参数,通过实时监测多种信号通路阐明细胞损伤的机制,具有高度的敏感性和特异性。目前已有多种肝细胞模型用于高内涵毒性筛选。本文介绍了HCS技术,回顾了近年来利用高内涵成像技术获得的药物肝毒性资料,探讨了其在肝毒性机制探索中的应用,以及高内涵成像技术在DILI研究中的作用。

关键词：高内涵筛选肝毒性毒理学

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高内涵筛选在分子机制研究中的应用

实用医学杂志 2018年第2期34卷 328-330页

作者：李廷跃吴帆暨南大学医学院附属广州红十字会医院/广州红十字会医院普通外科广州510220

以往的分子机制研究往往受限于实验的规模、层次以及领域,难以阐明疾病的发生发展机制,影响诸多疾病的研究进展,甚至阻碍其进一步研究。自1997年,美国Celomics公司成功开发出首个高内涵筛选技术平台以来,以细胞为研究对象,单次检测获取... 详细信息

以往的分子机制研究往往受限于实验的规模、层次以及领域,难以阐明疾病的发生发展机制,影响诸多疾病的研究进展,甚至阻碍其进一步研究。自1997年,美国Celomics公司成功开发出首个高内涵筛选技术平台以来,以细胞为研究对象,单次检测获取多靶点数据的检测系统,正逐渐被应用到分子生物学的各项研究中,并将于未来在分子机制研究中发挥更加重要的作用。本综述从规模、层次及范围概述高内涵筛选技术在分子机制研究中的应用,并以肝癌研究为例阐述其具体运用,同时简要展望其发展前景。

关键词：高内涵筛选大规模研究显微成像技术多领域应用肝癌

体外微核高内涵筛选法在食品毒理学遗传毒性评价中应用研究

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中国食品卫生杂志 2020年第2期32卷 124-129页

作者：孙静秋洪新宇肖萍帅怡王彦琴郑卫东李晨陶功华上海市疾病预防控制中心上海200336

目的探讨基于高内涵筛选(high-content screening, HCS)技术的体外微核(in vitro micronucleus, IVMN)检测方法应用于食品毒理学遗传毒性评价的可行性。方法采用IVMN和HCS法,分别对10种化合物进行遗传毒性评价,其中5种已知遗传毒性化合... 详细信息

目的探讨基于高内涵筛选(high-content screening, HCS)技术的体外微核(in vitro micronucleus, IVMN)检测方法应用于食品毒理学遗传毒性评价的可行性。方法采用IVMN和HCS法,分别对10种化合物进行遗传毒性评价,其中5种已知遗传毒性化合物(染色体断裂剂和非整倍体诱发剂)、1种已知非遗传毒性化合物以及4种食品原料,每个受试物至少设置3个剂量组,每个剂量组设2个复孔,同时设置阴性对照组(无血清最小必需培养基)和阳性对照组(+S9为环磷酰胺20μg/ml、-S9为丝裂霉素C 1.0μg/ml)。以中国仓鼠肺细胞为细胞模型,在有和/或无代谢活化系统条件下,依次对上述受试物采用短时处理(4 h)后进行微核检测,并分析微核细胞率。结果经IVMN和HCS法得到的IVMN试验结果显示:2.5~10μg/ml苯并芘[B(a)P]、5~20μg/ml甲磺酸甲酯(MMS)、0.01~0.04μg/ml 4-硝基喹啉-N-氧化物(4NQO)、0.25~1.0μg/ml秋水仙碱(COL)和0.5~2.0μg/ml硫酸长春碱(VB)在各自浓度范围内,在有或无代谢活化系统的条件下,诱导产生的微核细胞率随着受试物浓度的升高而增加,呈明显剂量-反应关系,且微核细胞率与阴性对照组比较,差异均有统计学意义(P0.05),试验结果为阴性。结论本试验条件下,两种方法对10种物质的检测结果均一致,提示将IVMN HCS法应用于食品毒理学遗传毒性评价具有一定的可行性。

关键词：食品毒理遗传毒性体外微核高内涵筛选

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高内涵筛选在药物肝毒性预测中的应用进展

中国细胞生物学学报 2018年第6期40卷 1008-1015页

作者：焦玉菡冯阳李海舟昆明理工大学生命科学与技术学院昆明650000

很多上市新药因肝毒性问题被警告、撤市或限用。因此,对药物肝毒性进行评估,确保药物在临床中的使用安全成为新药研发过程中的重要方面。高内涵细胞成像分析技术(high content screening,HCS)是近年来发展起来的一项新技术,利用该技术... 详细信息

很多上市新药因肝毒性问题被警告、撤市或限用。因此,对药物肝毒性进行评估,确保药物在临床中的使用安全成为新药研发过程中的重要方面。高内涵细胞成像分析技术(high content screening,HCS)是近年来发展起来的一项新技术,利用该技术可在体外对药物毒性进行多参数、多靶点、高通量的检测和分析,也被称为高内涵筛选。基于毒性通路的HCS是目前药物肝毒性预测的重要思路,该文主要介绍基于毒性通路的HCS在药物引起的本质性肝损伤和特异性肝损伤(包括脂肪变性、磷脂质病、胆汁淤积和遗传物质损伤等)这两大类药物肝毒性评估中的应用进展。

关键词：高内涵筛选毒性通路药物肝毒性细胞毒性