La capacité des cellules souches embryonnaires humaines (CSEh) à se différencier en divers types de cellules a ouvert une nouvelle ère de tests de toxicité in vitro ^1, modélisation de la maladie et la médecine régénérative ^2. Les cellules souches sont dotés de la capacité de se reproduire, de garder leur état ​​pluripotent, et de se différencier en cellules spécialisées ^3,4. Les propriétés de CSEh (capacité de se différencier à tous les principaux types de cellules) se trouvent également dans d'autres cellules souches pluripotentes humaines, telles que les cellules d'origine humaine souches pluripotentes (hiPSC) ou des cellules générées par transfert nucléaire ^5. Par exemple, de nombreuses lignées de CSEh différents ont été différenciées en neurones ^{6, 7} cellules rénales, des cellules de la crête neurale ^{8, 9-12,} cardiomyocytes ou des hépatocytes comme les cellules ^13,14. En outre, les CSEh peut spontanément se différencier en cellules de tous les trois feuillets embryonnaires ^15-18 en corps embryoïdes (EBS) ^19,20. Ele développement embryonnaire Arly est réglementé par l'expression différentielle de divers gènes liés aux différentes couches de germe qui a été capturé au niveau ARNm par la transcriptomique utilisant la technologie des puces ^15. Ces efforts ont abouti à l'établissement de modèles toxicologiques spécifiques orgue basés sur les CSEh / hiPSC et d'analyse transcriptomique (pour revue, voir ^21,22). Ces modèles ont des avantages sur l'utilisation traditionnelle des animaux de laboratoire pour les études toxicologiques, les études précliniques utilisant des animaux de laboratoire ne sont pas toujours prédictives de la sécurité humaine. Les effets toxiques des médicaments induite rencontrés chez les patients sont souvent liés à des processus métaboliques ou signalisation qui diffèrent entre les humains et les animaux de laboratoire. La différence de l'espèce a empêché la détection précoce et fiable de toxicité pour le développement chez l'homme, et pour les médicaments d'instance comme la thalidomide ^23,24 et ^25,26 diéthylstilbestrol ont été retirés du marché en raison de tératogénicité. ThaliDomide n'a pas montré de toxicité pour le développement chez les rats ou les souris. Produits chimiques environnementaux tels que le mercure de méthyle ²⁷ ont abouti à la toxicité pour le développement prénatal par rapport au système nerveux chez diverses espèces, mais les manifestations humaines ont été difficiles à modéliser des animaux. Pour résoudre le problème des questions de spécificité d'espèce, les scientifiques travaillant sous différents projets basés sur les cellules souches comme ReProTect, ESNATS, DETECTIVE etc. sont engagés dans le développement de différents modèles de toxicité embryonnaire, neurotoxicité, cardiotoxicité, l'hépatotoxicité et néphrotoxicité utilisant toxiques humains suspectés de affecter les humains. Dans le cadre du projet de consortium européen «embryonnaire Novel Stratégies alternatives de tests à base de cellules souches (ESNATS) 'cinq systèmes de test ont été établis. Un système de test que l'on appelle UKK (U niversitäts k linikum K OLN) système de test capture partiellement développement embryonnaire humaine tôt. Dans cette smeactuel cellules H9 embryonnaires humaines sont différenciés en trois feuillets embryonnaires (ectoderme, l'endoderme et le mésoderme) ¹⁵ et de la couche de germe signatures spécifiques ont été capturés par transcriptomique profil en utilisant la plateforme de biopuces Affymetrix. Divers toxiques pour le développement comme la thalidomide ^28, l'acide valproïque, le mercure de méthyle ^16,17 ou cytosine arabinoside ¹⁵ ont été testés dans ce système, et les signatures de gènes toxiques spécifiques ont été obtenus. Dans un second système de test, que l'on appelle la (U niversité de K onsta n z) UKN1 système de test 1, les cellules H9 sont différenciées aux cellules progénitrices neuroectodermique (NEP) pour 6 jours. Ceci est démontré par une expression élevée de gènes marqueurs neuronaux tels que PAX6 et OTX2. Pendant la différenciation pour 6 jours, les cellules NEP ont été exposés à des neuro-toxiques pour le développement tels que l'APV, le mercure de méthyle. Toxique profils spécifiques déréglementés transcriptomique ont été obtenie ainsi en utilisant la plate-forme de puces à ADN Affymetrix ^16,29.

La nouvelle vision de la toxicologie de la 21 ^ème siècle prévoit que les systèmes de test ne donnent pas seulement des descriptions phénotypiques comme histopathologie in vivo, ou des modifications du transcriptome à la fin de incubations de produits toxiques à long terme. Il suggère plutôt que les essais fournissent des informations mécaniste ^3, et que ces informations peuvent être mappées à ce qu'on appelle les voies d'issue défavorable (AOP) qui fournissent une justification scientifique pour les effets dangereux ^30. Pour fournir de telles informations, les systèmes de test appliquées doivent être hautement de qualité contrôlée ^31, comme par exemple documenté par des procédures de fonctionnement standard robustes. En outre, les changements dépendant du temps doivent être mappé avec une grande résolution. Cela nécessite des systèmes de test avec des changements synchronisés ^32. Les systèmes de test et UKN1 UKK décrits ici ont été optimisés pour ces exigences.