初期の創薬における薬物誘発急性ニューロン毒性同定のための原発性神経細胞培養における新しいハザードスコアリングシステムの開発

微小電極アレイ（MEA）からラットの原発性ニューロン細胞培養を使用した薬物誘発性ニューロン電気生理学的変化を調査しました。6キーのMEAパラメーターに基づくデータは、プレートからプレートへのビヒクルのばらつき、陽性および陰性対照の効果、および100を超える参照薬のデータを分析しました。専門家の評価と相まって、少なくとも絶対的な収縮および選択演算子（ラッソ）の回帰は、他の多くのMEAパラメーターから6キーパラメーターを特定して、薬物誘発性の急性ニューロンの変化を評価するのに役立ちました。これらの4キーパラメーターに対する負の陽性制御効果の統計耐性間隔を計算すると、薬物誘発性の潜在的な中枢神経系（CNS）副作用（AES）に関する新しい加重ハザードスコアリングシステムの開発に役立ちました。識別された6ピボトルパラメーターに対する薬物候補の効果を統合する加重合計スコアは、テスト化合物/濃度が潜在的なCNS AESを誘導するかどうかを単純に決定します。HERETO、それは4つの異なるカテゴリのハザードスコアを使用します：非神経活性、神経活性、ハザード、または高ハザードカテゴリ。この新しいスコアリングシステムは、CNS AEの有無にかかわらず新しい化合物を区別するために正常に適用され、結果は1つの内部プログラムのマウスのin vivo研究の結果と相関していました。さらに、ランダムな森林分類法を使用して、化合物の効果が抑制性または興奮性のいずれかである可能性を得るために使用されました。結論として、細胞アッセイ上のこの新しいニューロンスコアリングシステムは、薬物開発の早期リスクに積極的に適用され、動物の使用と関連するコストを削減します。

We investigated drug-induced acute neuronal electrophysiological changes using Micro-Electrode arrays (MEA) to rat primary neuronal cell cultures. Data based on 6-key MEA parameters were analyzed for plate-to-plate vehicle variability, effects of positive and negative controls, as well as data from over 100 reference drugs, mostly known to have pharmacological phenotypic and clinical outcomes. A Least Absolute Shrinkage and Selection Operator (LASSO) regression, coupled with expert evaluation helped to identify the 6-key parameters from many other MEA parameters to evaluate the drug-induced acute neuronal changes. Calculating the statistical tolerance intervals for negative-positive control effects on those 4-key parameters helped us to develop a new weighted hazard scoring system on drug-induced potential central nervous system (CNS) adverse effects (AEs). The weighted total score, integrating the effects of a drug candidate on the identified six-pivotal parameters, simply determines if the testing compound/concentration induces potential CNS AEs. Hereto, it uses four different categories of hazard scores: non-neuroactive, neuroactive, hazard, or high hazard categories. This new scoring system was successfully applied to differentiate the new compounds with or without CNS AEs, and the results were correlated with the outcome of in vivo studies in mice for one internal program. Furthermore, the Random Forest classification method was used to obtain the probability that the effect of a compound is either inhibitory or excitatory. In conclusion, this new neuronal scoring system on the cell assay is actively applied in the early de-risking of drug development and reduces the use of animals and associated costs.