
微腔阵列使肝类器官大小更一致
Advanced Science 的这项研究关注免疫参与的药物性肝损伤:药物直接作用于肝细胞的试验,难以覆盖药物先激活 T 细胞、再损伤肝组织的过程。辛辛那提儿童医院与合作团队用同供者来源的肝类器官和 CD8 阳性 T 细胞建立共培养,测试氟氯西林这一具有特定人类白细胞抗原(HLA)基因型风险关联的案例。
团队将人诱导多能干细胞(iPSC)分化形成的前肠细胞放入 Gri3D 96 孔微腔阵列,每个微腔起始加入 250 个细胞,再培养至第 23 天。与常规 Matrigel 胶滴相比,3 个 iPSC 供者的阵列培养产生了数量和直径更一致的类器官,便于比较不同孔中的药物反应。接种时的培养液仍含 2% Matrigel;微腔替代的是胶滴培养结构。
直接给药试验同时检测腺苷三磷酸(ATP)、白蛋白分泌和死亡细胞染色。氯丙嗪连续处理 7 天后引起损伤,代表性剂量曲线的 ATP 半数抑制浓度为 14.4 μM。氟氯西林浓度升至 1 mM 时,单独培养的类器官仍未出现相同的 ATP 或白蛋白下降,这促使团队加入免疫细胞,检验另一类损伤路径。
同供者配对减少异体免疫反应的干扰
团队先比较同供者与 HLA 不匹配供者的 T 细胞共培养。异体 T 细胞可提高类器官死亡细胞信号并降低白蛋白分泌;同供者配对则没有相同程度的细胞死亡。因而,后续药物试验用同供者配对,将药物相关反应与供者不匹配造成的免疫攻击区分开。
这种背景控制仍需同时观察组织功能。在较高 T 细胞比例并加入 CD3/CD28 刺激的同供者组中,白蛋白分泌下降、颗粒酶 B 增加,即使死亡细胞没有明显增加。白蛋白、组织死亡染色和免疫活化指标共同提供信息,单独依靠混合培养的 ATP 信号,难以辨认变化来自肝细胞还是 T 细胞。
基因型相同的供者,T 细胞反应仍有差异
免疫激活试验纳入 4 位 HLA-B*57:01 携带者和 4 位非携带者。团队用 1000 μM 氟氯西林处理树突状细胞,再用这些细胞激活同供者 CD8 阳性 T 细胞。在携带者中,2 位供者的 T 细胞增殖超过对照的 2 倍,并伴随激活标志增加;其余携带者反应较弱,非携带者没有出现可比的强反应。
共培养阶段使用不同的药物浓度:成熟肝类器官先接受 100 μM 氟氯西林处理 72 小时,再与经过激活的同供者 T 细胞共同培养 72 小时。2 位强响应供者的类器官死亡细胞信号约为没有 T 细胞对照的 4 倍,同时出现角蛋白 18、肿瘤坏死因子 α 和颗粒酶 B 增加。弱响应携带者及非携带者的共培养未出现相同损伤。
当前证据来自氟氯西林的供者配对实验
这些结果将基因型风险与实际细胞反应分开:携带 HLA-B*57:01 的供者中,只有部分 T 细胞对氟氯西林产生强反应,随后才在配对肝类器官中观察到损伤。该体系适合研究供者免疫差异与肝组织损伤之间的联系,但本研究尚未建立患者发生肝损伤的概率,也未用独立的大规模药物集检验其预测能力。
免疫共培养还依赖树突状细胞激活、T 细胞扩增和再次刺激等步骤,实验耗时与单独给类器官加药不同。作者提出后续扩大供者和药物范围,并改善免疫细胞与组织的组成;这些扩展将决定该模型能否覆盖更多免疫性药物损伤。