聚焦CRO丨不容忽视的细节：hERG体外电生理安全评价中溶媒的选择与考量

hERG 钾通道抑制活性评估是新药心脏安全性评价的关键环节。在体外电生理研究中，溶媒的选择直接影响电流记录的准确性与结果的可靠性。本文在系统回顾常用溶媒类型及其对 hERG 电流影响的基础上，结合苏州华测生物（以下简称本中心）近三年开展的 hERG 评价实验数据与已发表文献证据，重点分析了 DMSO、HP-β-CD 及 Tween 80 等溶媒在实际操作中的干扰特征、耐受浓度与化合物结合遮蔽风险。

本中心数据显示：

• 0.3% DMSO 对 hERG 电流的平均抑制率为（3.8±1.2）%，1.0% DMSO 上升至（9.2±2.1）%；

• HP-β-CD在≤10 mg/ml 时抑制率＜5%，且对高疏水化合物的增溶效果优于 DMSO，但高浓度 HP-β-CD（＞60 mg/ml）会与药物形成包合物、显著降低 hERG 抑制检测灵敏度；

• Tween 80 在 0.001% 时即产生（15.4±3.2）% 的抑制，不推荐使用。

 

一、引言

药物诱导的QT间期延长是导致尖端扭转型室性心动过速的重要风险因素，而hERG钾通道的抑制被认为是药物致QT间期延长的主要机制。ICH S7B指导原则明确要求对新化学实体进行hERG通道阻断作用的体外评价。全细胞膜片钳技术是评估hERG电流抑制活性的金标准方法，但许多新化学实体存在水溶性不足的问题，需要借助溶媒增溶。

尽管已有文献报道了常用溶媒对 hERG 电流的影响特征，但不同实验室采用的细胞系、记录温度、膜片钳系统（手动或自动）差异较大，文献中的安全浓度范围难以直接套用。同时，环糊精类溶媒除直接抑制电流外，还可与药物形成包合物、降低游离药物浓度，造成 hERG 抑制效力低估与假阴性风险，这一关键风险在常规实践中易被忽视。为此，本中心基于近三年积累的 120 多个受试化合物、涉及 6 种溶媒的 hERG 评价数据，结合最新文献证据，对溶媒的实际干扰规律进行了系统总结。本文旨在结合这些内部数据与外部关键证据，对溶媒选择的核心考量因素进行优化阐述，并提供更具操作性的实验建议。

 

二、常用溶媒的类型及对hERG电流的影响

文献与内部数据对比

水溶性有机共溶剂：以DMSO为例

文献已知：Himmel（2007）报道DMSO在HEK293细胞中对hERG电流的IC₂₀约为1.2%（体积比），Du等（2006）发现通过内外液等量添加DMSO可补偿渗透压效应，将耐受浓度提升至2%。

本中心数据：本中心采用手动膜片钳全细胞模式（HEK293-hERG稳转细胞株，记录温度：室温），对不同浓度DMSO在细胞外液中的影响进行了系统测定（n=8~12个细胞/浓度）。结果显示：

当采用Du等（2006）的内外液等量添加策略（即细胞外液和电极内液均含相同浓度DMSO）后，2% DMSO对尾电流的抑制率降至8.3%±2.0%，封接失败率下降至8%。这表明渗透压补偿策略在本中心同样有效，且可将安全DMSO浓度上限从常规的0.3%~0.5%扩展至1%~2%。

实践建议：对于常规溶解性较好的化合物，优先使用0.1%~0.3% DMSO；对于需更高浓度的难溶化合物，建议采用内外液同步添加等渗策略，并将DMSO浓度控制在1%以内（抑制率＜10%）。

复合载体：HP-β-CD与BSA

文献已知：Himmel（2007）报道 HP-β-CD 的 IC₂₀为 11 mg/ml，BSA 的 IC₂₀为 50 mg/ml；Mikhail 等（2007）证实，HP-β-CD（1%~6%）可直接抑制 hERG 电流、加速尾电流失活，并与特非那定、西沙必利、E-4031 等 hERG 抑制剂形成包合物，导致 IC₅₀显著右移（最高达 266 倍），造成 hERG 抑制效力严重低估与假阴性。

本中心数据：本中心对HP-β-CD（Sigma，≥98%）进行了剂量-效应验证（n=6~10）。结果如下：

 

 

在评价一个高疏水性化合物（logP > 5）时，ag真人平台官方发现使用 0.5% DMSO 无法完全溶解10 μM 浓度的该化合物（出现沉淀），而改用 5 mg/ml HP-β-CD 后，药物完全溶解且 hERG 抑制率测定结果与采用更高浓度 DMSO（2% 等渗）测得的结果高度一致（IC₅₀相差≤1.5 倍）。但需警惕：高浓度 HP-β-CD（＞60 mg/ml）会通过包合作用降低游离药物浓度，使得 hERG 抑制效力被低估，可能遗漏潜在心脏风险。因此，对于极端疏水化合物，HP-β-CD 可作为 DMSO 的有效替代或补充，但必须严格控制浓度≤10 mg/ml，并建议用 LC-MS/MS 检测实际药物浓度。

BSA数据：本中心在含0.1%、0.5%、1% BSA的细胞外液中进行对照实验，发现BSA对hERG电流抑制率均＜2%，且能减少某些高蛋白结合化合物的非特异性吸附，推荐在模拟生理条件的研究中使用0.1%~0.5% BSA。

表面活性剂：应避免使用

文献已知：Cremophor EL、Tween 20、Tween 80在极低浓度（0.001%~0.07%）即可显著抑制hERG电流。

本中心曾对3个早期化合物尝试使用0.001% Tween 80作为助溶剂，结果发现：

Tween 80 0.001%单独作用下，hERG尾电流抑制率达15.4%±3.2%（n=6）；

含0.001% Tween 80的受试化合物溶液所测得的IC₅₀值，比改用0.3% DMSO溶解时偏低约3~5倍；

进一步实验证实该差异来源于Tween 80本身的抑制，而非化合物效力的真正提高。

基于此，本中心自2025年后hERG体外电生理评价中不使用任何非离子表面活性剂作为溶媒或助溶剂。若化合物溶解性极差，优先采用BSA或内外液等渗DMSO策略。

 

三、结语与展望

基于文献系统回顾与本中心120多项实验数据的整合分析，ag真人平台官方得出以下核心结论与优化建议：

DMSO仍是首选的有机共溶剂，在0.1%~0.3%范围内安全可靠；当需要更高浓度时（1%~2%），内外液等量添加等渗策略可有效控制电流干扰，但需验证抑制率<10%。

HP-β-CD（5~10 mg/ml）是理想的替代或补充溶媒，尤其适用于极端疏水性化合物，其本底干扰低且与手动膜片钳兼容性良好。严禁使用＞60 mg/ml 的HP-β-CD，避免因直接电流抑制与药物包合双重作用导致结果误判。

表面活性剂类（Tween、Cremophor EL）应完全避免用于hERG体外电生理评价。

检测实际药物浓度（LC-MS/MS法）对于溶解性差的化合物至关重要，可显著提高IC₅₀测定的准确性，避免导致结果的误判。

未来，随着 CiPA 策略的推广和体外最佳实践的要求，溶媒的规范化要求将进一步提高。本中心计划进一步积累不同溶媒在手动膜片钳系统中的干扰数据库，重点完善HP-β-CD 浓度-包合效应-检测偏差的定量关系，并探索新型环糊精衍生物（如磺丁基-β-环糊精）的应用潜力，以推动 hERG 安全评价更加准确、高效、标准化。

 

参考文献:

[1] Himmel H M. Suitability of commonly used excipients for electrophysiological in-vitro safety pharmacology assessment of effects on hERG potassium current and on rabbit Purkinje fiber action potential. J Pharmacol Toxicol Methods, 2007, 56(2): 145-158.

[2] Du X, Lu D, Daharsh E D, et al. Dimethyl sulfoxide effects on hERG channels expressed in HEK293 cells. J Pharmacol Toxicol Methods, 2006, 54(2): 164-172.

[3] Mikhail A, Fischer C, Patel A, et al. Hydroxypropyl β-Cyclodextrins: A Misleading Vehicle for the In Vitro hERG Current Assay. J Cardiovasc Pharmacol, 2007, 49(5): 269-274.