用同一供者肝细胞比较 3 种培养形式

美国 MatTek 团队把原代人肝细胞培养为二维单层、球状体和重建三维组织。重建组织位于胶原支持的培养膜上,先浸没培养 3 天,再移去上侧培养液形成气液界面,下侧持续供液,培养最长 28 天。重复给药比较使用同一供者的细胞,3 种模型均先培养 14 天。

重建组织形成多层肝细胞结构,表达白蛋白、紧密连接及胆小管相关标志。4 次实验的平均跨上皮电阻在第 14 天为 194.93 Ω·cm²,第 21 天为 251.33 Ω·cm²。功能试验在上侧加入 100 μM 咪达唑仑 2 小时,两个侧室均检出 1-羟基咪达唑仑,支持模型具有相应药物代谢能力。

重复给药后,白蛋白在球状体与重建组织中呈现不同变化

模型比较测试 20 μM SN38 以及 100 和 150 μM 菲阿尿苷,每个药物与浓度条件使用 2 个组织或孔。给药从第 0 天开始,在第 2 和 4 天再次加入;第 2、4 和 7 天收集培养液,以酶联免疫吸附测定(ELISA)检测白蛋白、丙氨酸氨基转移酶(ALT)和天冬氨酸氨基转移酶(AST)蛋白。

单层培养的白蛋白释放量很低。球状体在重复药物处理期间持续增加白蛋白释放,重建三维组织则下降。菲阿尿苷处理后,结果段概述重建组织的 ALT 和 AST 释放量达到另外两种模型的 3–4 倍;不过,图 8 图注将 AST 的模型间差别描述为未达到显著性,论文对这一指标的统计表述存在差别。

同一供者肝细胞单层、球状体与气液界面重建组织的白蛋白 ELISA 测量;比较 SN38 与菲阿尿苷处理后的第 2、4 和 7 天,每条件 2 个组织或孔。

窄屏可横向滑动查看完整图表。

同一供者肝细胞单层、球状体与气液界面重建组织的白蛋白 ELISA 测量;比较 SN38 与菲阿尿苷处理后的第 2、4 和 7 天,每条件 2 个组织或孔。(Holm et al. / Frontiers in Toxicology, 2025, Figure6;CC BY 4.0;NLM/PMC)

扩展药物试验同时检测功能下降与损伤蛋白

团队进一步在重建组织中测试波生坦、双氯芬酸、菲阿尿苷和托卡朋,并以 SN38 作为阳性对照。第 7 天,4 种药物处理的白蛋白分泌均低于未处理组织。结果段报告波生坦、双氯芬酸和托卡朋的 ALT、AST 变化较小,菲阿尿苷则同时降低白蛋白并增加两种转氨酶蛋白释放。

SN38 处理在第 2 天增加 ALT、AST 释放,第 7 天两项降低,白蛋白也明显减少。作者认为后期的低分泌可能与细胞死亡有关。

模型比较的培养条件与给药日程

3 种体系同时存在培养基、细胞密度和给药液量差别。每条件仅 2 个组织或孔,模型也未加入肝非实质细胞及血管结构,这些条件构成当前比较的范围。

扩展试验的给药记录与 3 模型比较并不完全相同:结果段写第 2 和 5 天再次给药,图 9 图注写隔日给药;该图 AST 面板的部分剂量标签也与上方两个面板不同。因此,药物与浓度的对应关系仍有原文内部差别。

来源与延伸阅读

  1. Bioengineering of novel organotypic 3D human liver tissue model for drug-induced liver injury and toxicity studies. Frontiers in Toxicology (2025). ↗