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1973年，一组科学家成功地从发生流产的人类胚胎中的肾脏组织中分离出了一种最的胚胎肾细胞，即293细胞（人类胚胎肾细胞系293，HEK 293细胞）。这些细胞来源于一个父母谱系不明的胚胎，经过多次尝试后，科学家将转入变体腺病毒DNA片段进行转化。在最初的几个月里，细胞的转化过程相当困难，但最终科学家获得了一个稳定性较高且快速生长的HEK 293单克隆细胞株。自此，HEK 293细胞被成功培育出来。在细胞生物学和生物技术领域，HEK 293细胞的应用频率仅次于首个人类细胞系HeLa，并衍生出数百种不同的克隆细胞系。 1. HEK 293细胞概述1.1 细胞特性 该细胞系被5型腺病毒DNA片段转染，导致其永生化。HEK 293细胞具有以下特性： 生长特性：HEK 293细胞通常以贴壁生长方式培养，形态扁平，直径在11-15µm之间。它们也可以在悬浮培养条件下生长，此时细胞呈圆形。 遗传特性：HEK 293细胞是亚三倍体，具有64条染色体和三个X染色体拷贝。此外，细胞基因组整合了约4 kbp的腺病毒5型基因组片段，主要位于19号染色体上。 适应性：HEK 293细胞适应于多种培养基，包括Eagle's Minimum Essential Medium（EMEM）和DMEM培养基，通常添加10%胎牛血清（FBS）以及L-谷氨酰胺等营养成分。它们在37℃、5% CO2的条件下生长良好，pH值在6.9-7.1时可顺利贴壁生长。 转染效率：HEK 293细胞容易转染，常用的转染方法包括磷酸钙共沉淀法、脂质体介导转染和电穿孔等，转染效率可达90%以上。这使得它们成为基因功能研究和蛋白表达的理想工具。1.2 应用领域 HEK 293细胞在生物医学研究和工业生产中具有广泛的应用： 基因功能研究：由于HEK 293细胞易于转染，研究人员可以将目标基因导入细胞，研究其功能和调控机制。例如，通过过表达或敲除特定基因，观察细胞表型的变化，从而揭示基因在细胞生长、分化和信号传导中的作用。 蛋白表达与生产：HEK 293细胞能够高效表达外源蛋白，常用于生产重组蛋白，如单克隆抗体、细胞因子和酶等。其人类细胞系的背景使得生产的蛋白在结构和功能上更接近天然人类蛋白，具有较高的生物活性和稳定性。 病毒载体生产：HEK 293细胞广泛用于腺病毒、慢病毒和逆转录病毒等病毒载体的生产。这些病毒载体在基因治疗、疫苗开发和基因功能研究中具有重要应用。例如，在新冠疫苗的开发中，HEK 293细胞被用于生产病毒载体，以实现病毒基因的递送和表达。 药物筛选与毒性测试：HEK 293细胞可用于药物筛选和毒性测试，通过将细胞暴露于不同药物或化合物中，评估其对细胞生长、代谢和基因表达的影响，从而筛选出具有潜在治疗效果的药物或评估药物的安全性。 细胞信号传导研究：HEK 293细胞在细胞信号传导研究中也有广泛应用。研究人员可以利用该细胞系研究细胞表面受体与信号分子的相互作用，以及信号在细胞内的传递途径和调控机制。例如，通过转染特定的受体基因，研究其在细胞信号传导中的作用和信号通路的激活情况。2. 细胞培养方法2.1 培养基与条件 HEK 293细胞的培养基通常为Eagle's Minimum Essential Medium(EMEM)或DMEM培养基，其中添加10%胎牛血清(FBS)以提供细胞生长所需的营养物质和生长因子。此外，培养基中还需添加2 mM L-谷氨酰胺以满足细胞的氮源需求。在特定情况下，如需要进行无血清培养，可以选择不含血清的培养基，并添加适量的胰岛素、转铁蛋白和亚硒酸盐等替代成分，以维持细胞的生长和功能。 培养条件对HEK 293细胞的生长和表达具有重要影响。细胞通常在37℃、5% CO2的加湿培养箱中培养，以维持培养基的pH值在6.9-7.1范围内。pH值过高或过低都会影响细胞的生长状态和代谢活动。此外，培养箱中的湿度应保持在95%，以防止培养基的过度蒸发和浓度变化。在培养过程中，应定期观察细胞的生长情况，及时更换新鲜培养基，通常每2-3天换液一次，以保证细胞的营养供应和代谢废物的清除。2.2 细胞传代技术 HEK 293细胞的传代是细胞培养过程中的关键步骤，旨在维持细胞的生长活力和遗传稳定性。传代时，首先需要将细胞从培养瓶中消化下来。常用的消化方法是使用0.25%的胰蛋白酶-EDTA溶液。将消化液加入培养瓶中，轻轻摇晃使消化液均匀覆盖细胞表面，然后将培养瓶放入37℃培养箱中消化2-3分钟。在显微镜下观察细胞消化情况，当细胞大部分变圆并开始脱落时，迅速拿回操作台，加入适量的完全培养基终止消化。轻轻吹打培养瓶，使细胞完全脱落并形成单细胞悬液。 接下来，将细胞悬液转移至离心管中，以1000rpm的转速离心5分钟，弃去上清液。加入适量的新鲜完全培养基重悬细胞，根据传代比例将细胞悬液接种到新的培养瓶中。传代比例一般为1:4-1:8，具体比例可根据细胞的生长状态和实验需求进行调整。接种后，将新的培养瓶放入37℃、5% CO2的培养箱中继续培养。传代后的细胞需要定期观察其贴壁生长情况，通常在12-24小时内，90%以上的细胞能够重新贴壁生长。传代周期一般为24-48小时，即每1-2天进行一次传代，以保持细胞的旺盛生长和良好的生长状态。3. 细胞培养注意事项3.1 无菌操作 无菌操作是HEK 293细胞培养成功的关键。整个培养过程必须在无菌条件下进行，以防止微生物污染。操作前，需要对所有器具和试剂进行严格的消毒和灭菌处理。例如，培养瓶、移液管等器具应使用高压蒸汽灭菌，培养基和其他液体试剂应通过0.22µm滤膜过滤除菌。操作时应在生物安全柜内进行，避免快速移动和交谈，以减少空气流动和污染风险。 在进行细胞操作时，动作要轻柔、准确，避免产生过多的气溶胶和污染。使用无菌技术打开培养瓶和试剂瓶，瓶口应通过酒精火焰消毒后再进行操作。操作过程中，应定期更换无菌手套，避免手部污染。此外，培养箱和操作台面也应定期清洁和消毒，以保持整个培养环境的无菌状态。3.2 培养条件维持 维持稳定的培养条件对HEK 293细胞的生长和表达至关重要。首先，温度应严格控制在37℃，这是细胞生长的最佳温度。温度过高或过低都会影响细胞的代谢活动和生长状态。其次，CO2浓度应保持在5%，以维持培养基的酸碱平衡，确保细胞在适宜的pH值范围内生长。培养箱中的湿度也应控制在95%左右，以防止培养基的过度蒸发和浓度变化。 此外，培养基的pH值应维持在6.9-7.1之间。pH值过高或过低都会对细胞产生不利影响。定期监测培养基的颜色变化，如培养基变黄，说明pH值下降，需要及时更换新鲜培养基。在培养过程中，还应定期观察细胞的生长情况，及时更换新鲜培养基，通常每2-3天换液一次，以保证细胞的营养供应和代谢废物的清除。 总之，无菌操作和培养条件的维持是HEK 293细胞培养成功的基础。只有在严格的无菌条件下，结合适宜的温度、CO2浓度、湿度和pH值等培养条件，才能确保细胞的健康生长和高效表达。4. 常见问题及解决策略4.1 细胞贴壁问题 HEK 293细胞贴壁能力较弱，容易在操作过程中脱落。以下是一些常见原因及解决策略： 培养基pH值不适宜：HEK 293细胞适应的pH值范围为6.9-7.1，pH值过高或过低都会影响细胞的贴壁能力。解决方法是定期监测培养基的pH值，必要时进行调整。可以使用预调pH值的培养基，或者在培养基中添加适量的碳酸氢钠以维持pH值稳定。 培养瓶表面处理不当：培养瓶表面如果过于光滑或存在污染，会影响细胞的贴壁。解决方法是使用经过包被的培养瓶，如预先涂覆一层多聚赖氨酸、明胶或鼠尾胶原等物质，以增加表面粗糙度和细胞附着力。此外，确保培养瓶在使用前经过严格的消毒和灭菌处理，避免污染。 消化过度：在传代过程中，如果胰蛋白酶-EDTA消化时间过长或浓度过高，会导致细胞消化过度，从而影响细胞的贴壁能力。解决方法是严格控制消化时间和消化液浓度，建议在显微镜下密切观察细胞消化情况，一旦细胞变圆并开始脱落，立即终止消化。 接种密度不当：接种密度过低会导致细胞难以贴壁和生长，而密度过高则会导致细胞聚集和竞争营养。解决方法是根据细胞的生长状态和实验需求，合理调整接种密度。一般建议的接种密度为1×10^4-5×10^4个细胞/cm²。4.2 细胞污染预防 细胞污染是细胞培养过程中常见的问题，会导致细胞生长受阻甚至死亡。以下是一些预防细胞污染的策略： 严格无菌操作：在整个细胞培养过程中，必须严格遵守无菌操作规程。操作前，对所有器具和试剂进行严格的消毒和灭菌处理，如使用高压蒸汽灭菌、过滤除菌等方法。操作时应在生物安全柜内进行，避免快速移动和交谈，以减少空气流动和污染风险。 定期更换培养基：及时更换新鲜培养基可以有效清除培养基中的代谢废物和潜在污染物。通常每2-3天换液一次，换液时要轻柔操作，避免对细胞造成机械损伤。 使用抗生素：在培养基中添加适量的抗生素，如青霉素和链霉素，可以有效抑制细菌和真菌的生长，预防细胞污染。但需注意抗生素的使用浓度不宜过高，以免对细胞产生毒性作用。 定期监测细胞状态：定期观察细胞的生长情况和形态变化，及时发现异常现象。如果发现细胞出现污染迹象，如培养基变浑浊、细胞形态异常、生长缓慢等，应立即采取措施进行处理。可以使用显微镜观察细胞是否有微生物污染，必要时进行细菌、真菌和支原体检测。 培养箱和操作台面清洁：保持培养箱和操作台面的清洁，定期进行消毒处理。培养箱内的水盘要定期更换水，避免细菌滋生。操作台面在使用前后要用70%酒精擦拭消毒。5. 细胞冻存与复苏5.1 冻存步骤 HEK 293细胞的冻存是细胞培养过程中的重要环节，旨在长期保存细胞系，以便未来使用。以下是详细的冻存步骤： 细胞准备：选择处于对数生长期的健康细胞进行冻存，此时细胞生长旺盛，冻存后复苏成功率较高。当细胞融合率达到80%-90%时，进行传代培养，待细胞生长良好后，方可进行冻存操作。 消化收集细胞：使用0.25%的胰蛋白酶-EDTA溶液对细胞进行消化。将消化液加入培养瓶中，轻轻摇晃使消化液均匀覆盖细胞表面，然后将培养瓶放入37℃培养箱中消化2-3分钟。在显微镜下观察细胞消化情况，当细胞大部分变圆并开始脱落时，迅速拿回操作台，加入适量的完全培养基终止消化。轻轻吹打培养瓶，使细胞完全脱落并形成单细胞悬液。 离心收集细胞沉淀：将细胞悬液转移至离心管中，以1000rpm的转速离心5分钟，弃去上清液，收集下层细胞沉淀。离心时注意转速和时间的控制，避免对细胞造成损伤。 制备冻存液：冻存液的配制是关键步骤之一。常用的冻存液配方为70%的完全培养基+20%胎牛血清（FBS）+10%二甲基亚砜（DMSO）。DMSO是一种常用的细胞冻存保护剂，能够有效防止细胞内冰晶的形成，减少冻存过程中对细胞的损伤。配制时需注意DMSO的加入方式，应缓慢滴加，边滴边轻轻摇晃，以确保其均匀混合。 重悬细胞：向离心管中加入适量的冻存液，用枪头反复吹打重悬起细胞。取少量细胞悬液计数细胞浓度及冻前存活率，一般细胞浓度为2-5×10^6 cells/mL较适宜。重悬时动作要轻柔，避免产生气泡，确保细胞均匀分散在冻存液中。 分装冻存：将重悬好的细胞悬液分装到无菌的冻存管中，每管分装1-1.5 mL。分装时要避免气泡的产生，可采用边分装边轻轻摇晃的方式，使细胞悬液均匀分布。在冻存管上做好标记，注明细胞名称、冻存日期、细胞浓度等信息，以便于后续管理和使用。 程序降温：将冻存管放入程序降温仪中进行缓慢降温。降温程序一般为：先在4℃下放置30分钟，然后在-20℃下放置1小时，最后在-80℃下过夜。缓慢降温有助于细胞逐渐适应低温环境，减少冰晶的形成，提高细胞的存活率。 液氮保存：降温完成后，将冻存管从-80℃冰箱中取出，迅速放入液氮罐中长期保存。液氮温度极低，能够长期保持细胞的活性和稳定性。在液氮保存过程中，需定期检查液氮罐的液氮量，确保冻存管始终处于液氮环境中。5.2 复苏操作 细胞复苏是将冻存的细胞恢复到正常生长状态的过程，操作的正确与否直接影响细胞的复苏效果。以下是详细的复苏操作步骤： 准备工作：提前将水浴锅预热至37℃，并准备好无菌的离心管、培养皿、移液管等实验器具。同时，将完全培养基在37℃培养箱中预热，以备后续使用。 快速融化：从液氮罐中取出冻存管，迅速将其投入37℃水浴锅中，轻轻摇动，使冻存管内的细胞悬液快速融化。整个融化过程应在1-2分钟内完成，以避免细胞在融化过程中受到损伤。 稀释细胞：将融化的细胞悬液吸出，加入到含有预热完全培养基的离心管中，轻轻混匀。通常情况下，将1 mL的细胞悬液加入到9 mL的完全培养基中进行稀释，以降低DMSO的浓度，减轻其对细胞的毒性。 离心收集细胞：将稀释后的细胞悬液以1000rpm的转速离心5分钟，弃去上清液，收集细胞沉淀。离心时注意转速和时间的控制，避免对细胞造成损伤。 重悬接种：用适量的完全培养基重悬细胞沉淀，制成均匀的细胞悬液。将细胞悬液接种到预先准备好的培养皿中，轻轻摇晃使细胞均匀分布。接种密度一般为1×10^4-5×10^4个细胞/cm²，根据细胞的生长状态和实验需求进行调整。 培养观察：将接种好的培养皿放入37℃、5% CO2的培养箱中进行培养。在细胞复苏后的24小时内，尽量减少对培养皿的移动和观察，以免影响细胞的贴壁和生长。在随后的培养过程中，定期观察细胞的生长情况，及时更换新鲜培养基，通常每2-3天换液一次。 评估复苏效果：通过显微镜观察细胞的形态、生长状态和密度，评估细胞的复苏效果。健康的复苏细胞应贴壁生长良好，形态正常，无明显的污染迹象。若发现细胞生长异常或污染，需及时采取相应措施进行处理。6. 细胞培养优化技巧6.1 提高细胞活性 提高HEK 293细胞活性是确保实验成功和获得可靠结果的关键。以下是几种有效的方法：优化培养基成分 添加氨基酸和维生素：在培养基中添加非必需氨基酸和维生素，如谷氨酰胺、丙酮酸钠、维生素C和维生素E等，可以促进细胞生长和代谢，提高细胞活性。例如，谷氨酰胺是细胞生长的重要氮源，添加2 mM的L-谷氨酰胺可显著提高细胞活性。 使用胎牛血清替代品：胎牛血清（FBS）是培养基中常用的添加物，但其成分复杂且批次间差异较大。使用经过优化的胎牛血清替代品，如无血清培养基添加剂，可以提供更稳定的生长环境，提高细胞活性。改善培养条件 控制温度和CO2浓度：HEK 293细胞最适宜的生长温度为37℃，CO2浓度为5%。使用精确控制温度和CO2浓度的培养箱，可以维持稳定的培养环境，有利于细胞的生长和活性维持。 调节pH值：培养基的pH值对细胞活性有重要影响。使用缓冲体系，如HEPES缓冲液，可以维持培养基的pH值在6.9-7.1范围内，从而提高细胞活性。采用细胞保护剂 抗氧化剂：在培养基中添加抗氧化剂，如谷胱甘肽、维生素C和维生素E等，可以清除细胞内的活性氧（ROS），减少氧化应激对细胞的损伤，提高细胞活性。 细胞凋亡抑制剂：使用细胞凋亡抑制剂，如Z-VAD-FMK等，可以阻断细胞凋亡途径，减少细胞死亡，提高细胞活性。定期传代和细胞计数 定期传代：细胞在培养过程中会逐渐衰老，定期传代可以去除衰老和死亡的细胞，保持细胞群体的年轻和活力。一般建议每2-3天进行一次传代。 细胞计数：在传代和实验操作前，进行准确的细胞计数，以确保细胞密度适宜，避免细胞过度拥挤或稀疏，从而维持细胞的正常生长和活性。6.2 提升转染效率 转染效率的提升对于基因功能研究和蛋白表达等实验至关重要。以下是几种有效的方法：选择合适的转染方法 脂质体介导转染：使用脂质体介导的转染试剂，如Lipofectamine 2000或Lipofectamine 3000，可以高效地将核酸导入HEK 293细胞。这些试剂通过形成脂质体-核酸复合物，促进细胞内吞作用，提高转染效率。 电穿孔转染：电穿孔转染通过短暂的高电压脉冲在细胞膜上形成瞬时孔洞，使核酸更容易进入细胞。这种方法适用于较难转染的细胞类型，但对细胞有一定的损伤，需优化电穿孔参数。优化转染试剂和核酸的用量 调整转染试剂和核酸的比例：不同的细胞类型和实验需求可能需要不同的转染试剂和核酸用量。通过实验优化，找到最佳的转染试剂和核酸的比例，可以显著提高转染效率。例如，对于HEK 293细胞，常用的转染试剂和质粒DNA的比例为3:1。 核酸的纯度和质量：确保所使用的核酸纯度高、无污染，且具有良好的超螺旋结构。核酸的质量直接影响转染效率，使用高质量的核酸可以提高转染的成功率。优化细胞状态和密度 细胞状态：选择处于对数生长期的健康细胞进行转染，此时细胞生长旺盛，转染效率较高。避免使用处于静止期或衰老期的细胞。 细胞密度：在转染前，将细胞密度控制在50%-80%之间。过低的细胞密度可能导致转染效率低，而过高的细胞密度则可能影响细胞的生长和转染效果。使用细胞转染增强剂 转染增强剂：使用细胞转染增强剂，如聚乙烯亚胺（PEI）等，可以提高转染效率。这些增强剂通过与核酸结合，形成稳定的复合物，促进细胞内吞作用，增加核酸在细胞内的摄取。优化转染操作步骤 转染复合物的制备：在制备转染复合物时，需严格按照试剂说明书进行操作，确保核酸和转染试剂充分混合。混合后需静置一段时间，使复合物充分形成。 转染后培养条件的调整：转染后，适当调整培养条件，如降低培养基中的血清浓度或添加抗生素，可以提高转染效率和细胞的稳定性。 识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入 生物制品微信群！ 请注明：姓名+研究方向！ 版 权 声 明 本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。

01   毒性预测在药物发现中的重要性 在药物发现和开发的早期阶段，识别具有细胞毒性的化合物至关重要。细胞毒性是导致药物研发失败的关键因素之一，特别是在临床前阶段，许多候选化合物因为毒性问题被迫终止开发。这不仅造成了大量时间和资金的浪费，还增加了药物研发的整体风险。 传统毒性评估的局限： • 体外实验：尽管细胞活性筛查实验（如MTT法、CellTiter-Glo法）广泛应用，但耗时长、成本高，且依赖实验室资源。 • 动物实验：伦理限制与物种差异导致结果无法完全外推至人体。 • 低通量：无法快速筛选大量化合物，难以满足药物发现早期筛选需求。 因此，计算机辅助毒性预测逐渐成为一种重要工具。尤其是基于机器学习的定量结构-活性关系（QSAR）模型，通过分析大量已知数据，识别分子结构与毒性之间的关系，可以快速、准确地预测新的化合物毒性。 Cyto-Safe 正是在这一背景下提出，旨在通过机器学习工具加速药物早期筛选，降低研发风险。 图1:流程示意图  02   Cyto-Safe工具的开发与核心技术 Cyto-Safe 是一个基于机器学习的毒性预测工具，专为药物早期发现设计。其开发流程主要包括以下几个步骤： 2.1 数据集的构建与预处理 • 数据来源： 数据主要来自 NCATS数据库，涵盖了两个细胞系（3T3小鼠成纤维细胞和HEK 293人胚肾细胞）的毒性数据。最初包含90,000多个化合物，经过筛选、清洗和去重，最终得到： 3T3细胞系：66,620个化合物。 HEK 293细胞系：64,094个化合物。 • 数据平衡处理： 由于毒性与非毒性样本数量不均衡，Cyto-Safe采用了 NearMiss v3欠采样法，在保持数据多样性的前提下，平衡正负样本的比例。这一处理方式有效提升了模型在少样本情况下的预测性能。 2.2 分子结构表示与特征提取 采用 ECFP4分子指纹（半径2）表示化合物结构，该方法将分子结构转化为计算机可识别的特征向量，有助于模型捕捉分子片段与毒性之间的关系。 2.3 模型构建与训练 • 算法选择：Cyto-Safe使用了 LightGBM（轻量梯度提升机），一种高效的机器学习算法，适合大规模数据集的快速训练和预测。 • 超参数优化：通过贝叶斯优化方法，自动调优模型的超参数，进一步提升模型的性能。 • 训练与验证：数据集分为训练集和测试集，比例为80:20；通过Y-随机化验证，确保模型性能的可靠性，排除过拟合风险。 2.4 模型性能评估 评估指标包括： • 平衡准确率（BACC）：考虑样本不平衡的影响，反映整体预测效果。 • Matthew相关系数（MCC）：衡量模型对正负样本的区分能力。 • F1分数：综合考虑模型的精准率和召回率。 结果表明，在1:5欠采样比例下，模型表现最佳，MCC高达 0.86，灵敏度达 83%，实现了对细胞毒性化合物的高准确率识别。 图2: Cyto-Safe网络应用的一般使用流程、结果及可解释性人工智能（XAI）概述  03   Cyto-Safe的核心功能与亮点 Cyto-Safe 的设计突出了用户友好性与高可解释性，主要功能包括： 3.1 用户界面与数据输入 • 支持多种输入格式：包括SMILES字符串、CSV文件和SDF文件。 • 支持批量预测：最多可同时分析10个化合物，生成详细的预测报告。 3.2 解释性分析（Explainable AI） Cyto-Safe结合了**可解释人工智能（XAI）**技术，直观展示分子结构与毒性预测之间的关系： 通过热力图高亮显示影响毒性的分子片段： • 红色区域：增加毒性的分子结构。 • 绿色区域：降低毒性的分子结构。 示例验证： •Doxorubicin（多柔比星）：被正确预测为高毒性。 •Ibuprofen（布洛芬）：被正确识别为低毒性。 图3: 对多柔比星（Doxorubicin）在3T3模型（A）和HEK-293模型（B）上的预测结果，对布洛芬（Ibuprofen）在3T3模型（C）和HEK-293模型（D）上的预测结果 3.3 结果输出与报告生成 预测结果包括： • 毒性分类（毒性/非毒性）。 • 置信度评分（例如：90%的概率为毒性化合物）。 • 支持结果导出，便于用户进行后续分析。  04   应用场景与实际价值 Cyto-Safe 在药物发现流程中具有广泛的应用潜力，主要体现在以下几个方面： 虚拟筛选：在药物早期开发阶段，快速筛选潜在毒性化合物，减少实验资源浪费。 分子优化：通过解释性分析，识别导致毒性的分子片段，指导化学家进行分子结构优化。 减少动物实验：提供基于计算的方法，替代部分体外和体内实验，符合伦理需求。 高通量分析：适合大规模化合物库的毒性评估，加速药物筛选进程。  05   Cyto-Safe与现有工具的对比 与现有的毒性预测工具相比，Cyto-Safe 具有明显的优势： 可解释性强：通过可视化工具，揭示分子结构与毒性之间的关系。 操作简便：无需编程背景，适合不同层次的用户。 预测准确性高：在高不平衡数据集上仍表现出色。  06   研究局限性与未来展望 尽管 Cyto-Safe 在细胞毒性预测中表现优异，但仍存在以下局限性： • 数据集局限于 3T3 和 HEK 293 两个细胞系，未覆盖其他类型的细胞。 • 预测结果依赖于输入分子的表示方式，未来可考虑整合深度学习技术，如图神经网络（GNN）。 未来展望： 扩展数据集，提高模型的泛化能力。 实现更多毒性端点预测，如肝毒性、心脏毒性等。 与药物设计工具集成，提供全流程计算辅助设计方案。  07   总结 Cyto-Safe 是一款基于机器学习的毒性预测工具，结合了高准确性、可解释性和易用性，能够显著加速药物发现中的细胞毒性评估。该工具不仅降低了研发成本，还为药物分子设计提供了重要的指导方向。 工具链接：Cyto-Safe Web App Reference： Feitosa, Francisco L., et al. “Cyto-Safe: A Machine Learning Tool for Early Identification of Cytotoxic Compounds in Drug Discovery.” Journal of Chemical Information and Modeling, 2024, https://doi.org/10.1021/acs.jcim.4c01811. 版权信息 本文系AIDD Pro接受的外部投稿，文中所述观点仅代表作者本人观点，不代表AIDD Pro平台，如您发现发布内容有任何版权侵扰或者其他信息错误解读，请及时联系AIDD Pro (请添加微信号sixiali_fox59)进行删改处理。 本文为原创内容，未经授权禁止转载，授权后转载亦需注明出处。有问题可发邮件至sixiali@stonewise.cn 关注我，更多资讯早知道↓↓↓

ASN微专辑 扫描二维码 可查看更多内容 编者按 在2024年美国肾脏病学会（ASN）年会—美国肾脏周（Kidney Week 2024）上，来自美国爱荷华大学医疗保健中心的研究团队报告了一项关于WNK1作为渗透压感受器发挥作用的机制及结构-功能研究成果（TH-OR61）。该研究深入探讨了WNK1如何通过特定机制激活Kv3.1通道进而调节抗利尿激素（AVP）的释放，以及C-端内在无序区（IDR）在此过程中的作用。 美国爱荷华大学医疗保健中心Xin Jin分享研究成果 脑室周围器（CVO）缺乏完整血脑屏障的结构。CVO神经元能够检测到血清的高渗状态，从而刺激精氨酸加压素（AVP）的产生和释放。Chou-Long Huang等最近报道，CVO神经元中的WNK1能够感知高渗状态并激活Kv3.1通道，增加动作电位，进而增加AVP的释放。Boyd-Shiwarski等人则报道，WNK1在细胞脱水过程中会形成凝聚物（condensates），并激活NKCC1以恢复细胞体积。C端内在无序区（Intrinsically disordered region, IDR）对于凝聚物的形成至关重要。本研究旨在探讨OSR1/SPAK在WNK1激活Kv3.1中的作用，以及IDR在这一激活过程中的作用。 研究团队通过立体定向注射携带Cre重组酶的AAV病毒至Spak-null和Osr1-floxed小鼠的CVO区域，构建了CVO中SPAK和OSR1基因敲除小鼠模型。随后，通过代谢笼研究评估了这些小鼠的水稳态，并测定AVP水平。同时，在表达了重组WNK1（或其突变体）、SPAK和Kv3.1的HEK细胞中研究Kv3.1电流的变化。此外，还通过Western blot检测了WNK1的生物化学激酶活性。 研究发现 高渗环境可使小鼠CVO中p-OSR1/SPAK的水平升高。CVO中OSR1/SPAK缺失的小鼠表现出多尿和尿渗透压降低的症状，即使在限水状态下也持续存在，表明出现了尿崩症。 与对照组相比，限水的OSR/SPAK缺失小鼠的循环AVP和copeptin水平较低。 在采用全细胞记录方法且电极内液（即细胞内液）含有20 mM氯化物的情况下，将表达全长WNK1、SPAK和Kv3.1的HEK细胞暴露于生理性细胞外高渗溶液（含5 mM氯化钠，简称“HTS”）中，观察到Kv3.1电流增加。 当电极内液（即细胞内液）中的氯离子浓度增加到100 mM时，HTS对Kv3.1的激活作用被减弱。重要的是，仅表达WNK1激酶域（氨基酸1-491）、SPAK和Kv3.1的细胞也能对HTS产生反应。此外，HTS还诱导了WNK1（1-491）的自磷酸化。 研究得出结论，CVO神经元中的WNK1介导的渗透压感受涉及通过SPAK/OSR1激活Kv3.1。WNK1激酶域可以独立于其C端IDR区域检测细胞外高渗状态。这些结果支持了结构数据，即WNK激酶域空腔内的水和氯离子对激酶活性具有负调控作用。IDR如何与激酶域协调以调节下游效应分子，有待未来研究揭示。 结语 本研究深化了我们对WNK1作为渗透压感受器在体液平衡调节中作用的理解，还为未来探索渗透压感受机制及其相关疾病的治疗提供了新的视角和思路。期待未来能有更多研究揭示WNK1及其相关分子的复杂调控网络，为临床治疗和药物研发提供理论依据。 声明：本文仅供医疗卫生专业人士了解最新医药资讯参考使用，不代表本平台观点。该等信息不能以任何方式取代专业的医疗指导，也不应被视为诊疗建议，如果该信息被用于资讯以外的目的，本站及作者不承担相关责任。 最新《国际糖尿病》读者专属微信交流群建好了，快快加入吧！扫描左边《国际糖尿病》小助手二维码（微信号：guojitnb），回复“国际糖尿病读者”，ta会尽快拉您入群滴！ （来源：《肾医线》编辑部）