マウスのヘッジホッグシグナル伝達拮抗薬シクロパミンの用量および経路依存性催奇形性、毒性、および薬物動態プロファイル

ヘッジホッグ（HH）シグナル伝達経路は、胚発生の重要な調節因子であり、出生後の修復と癌の進行と転移において重要な役割を果たすようです。催奇形性腹膜アルカロイドシクロパミンは強力なHH拮抗薬であり、多様な生物学的プロセスにおけるHHシグナル伝達の役割を調査するために、in vitroとin vivoの両方で実験的に使用されます。ここでは、マウスのシクロパミン誘発性催奇形性の投与レジメンを確立することに着手しました。シクロパミンの異形濃度濃度は、マウス全胚培養アッセイを介してin vitroで2.0ミクロムであるとin vitroで決定されました。経口侵略、IP注射、または浸透圧ポンプ注入により、さまざまな用量で雌のC57BL/6Jマウスにシクロパミンを投与し、毒性と薬物動態（PK）モデルを評価しました。ボーラスの投与は、毒性と迅速なクリアランスによって制限されました。160 mg/kg/日でのin vivoシクロパミン注入により、ダム血清定常状態濃度は約2ミクロム濃度で、対応する羊水濃度は約1.5ミクロムでした。肉体的な顔の欠陥は、シクロパミンに曝露されたトイレの30％で誘導され、影響を受けた胚は唇と口蓋裂を示しました。これは、マウス中のシクロパミンのPKと催奇形性の可能性を説明する最初の報告であり、一過性HHシグナル伝達阻害がマウスの顔面裂の異常を誘発し、一般的なヒトの先天性欠損を模倣することを示しています。

The Hedgehog (Hh) signaling pathway is an essential regulator of embryonic development and appears to play important roles in postnatal repair and cancer progression and metastasis. The teratogenic Veratrum alkaloid cyclopamine is a potent Hh antagonist and is used experimentally both in vitro and in vivo to investigate the role of Hh signaling in diverse biological processes. Here, we set out to establish an administration regimen for cyclopamine-induced teratogenicity in the mouse. The dysmorphogenic concentration of cyclopamine was determined in vitro via mouse whole-embryo culture assays to be 2.0 microM. We administered cyclopamine to female C57BL/6J mice at varied doses by oral gavage, ip injection, or osmotic pump infusion and assessed toxicity and pharmacokinetic (PK) models. Bolus administration was limited by toxicity and rapid clearance. In vivo cyclopamine infusion at 160 mg/kg/day yielded a dam serum steady-state concentration of approximately 2 microM with a corresponding amniotic fluid concentration of approximately 1.5 microM. Gross facial defects were induced in 30% of cyclopamine-exposed litters, with affected embryos exhibiting cleft lip and palate. This is the first report describing the PKs and teratogenic potential of cyclopamine in the mouse and demonstrates that transient Hh signaling inhibition induces facial clefting anomalies in the mouse that mimic common human birth defects.