患者来源细胞的体外试验框架
“培养皿中的临床试验”是利用患者来源细胞，在体外比较药物反应的一种研究思路。2024 年发表于 European Heart Journal 的综述 Clinical trials in-a-dish for cardiovascular medicine，讨论这一思路怎样参与心血管研发及临床研究设计。
诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）可保留供者遗传背景，并形成心肌、内皮等相关细胞。因此可以在不同供者、疾病状态及细胞类型之间比较药物作用。
作者提出的框架同时考虑临床信息与体外功能。患者的分子资料提示可能影响响应的因素，细胞实验检查这些差异是否对应实际功能变化，后续再与临床观察比较。
模型也从单一细胞扩展到多细胞三维组织。综述介绍的心脏类器官已能呈现左心室、右心室、心房及流出道等区域的部分结构与电活动特征；工程心脏组织和心脏微组织则提供组织收缩等功能测量。模型的发育阶段、细胞组成和空间结构共同决定其适用的疾病问题。
不同临床阶段的安全性与响应分层用途
在早期临床阶段，框架重点之一是药物心脏安全性。人源心肌细胞的电活动可以用于比较致心律失常相关反应，较大的供者集合则有助于观察标准模型之外的个体差异。
作者提出，在 1 期临床研究中利用这些模型辅助评价安全性和剂量；在 2 期研究中分析初步疗效及响应差异，再为更大规模的 3 期试验提供患者分层线索。
综述介绍的“培养皿中的 TQT 研究”结合了多供者 iPSC 心肌细胞与贝叶斯浓度–QTc 模型，预测药物在体内可能引起致心律失常风险的浓度范围。
进入患者疗效研究时，体外模型可能帮助识别不同响应群体。作者建议将细胞药物反应与临床结局、组学特征配对，用于研究响应者与非响应者差异。
综述发表时，尚无已完成的 iPSC 支持的 2/3 期临床试验；已有项目正在结合患者来源细胞，研究体外药物反应与患者获益的关系。
其中一项具体例子是囊性纤维化药物 Trikafta 的 2 期试验 NCT03506061。按综述记载，试验计划纳入 42 名具有特定 CFTR 变异的受试者，并收集皮肤或血液样本，制备患者来源 iPSC 气道细胞。研究拟将细胞中的药物反应与患者治疗反应配对，用于检验体外结果与临床获益的关系。
微生理系统补充流动与组织环境
常规细胞培养较难呈现血流、细胞外基质及组织之间的交换。综述讨论将患者细胞与微生理系统（microphysiological systems，MPS）结合，在控制的流动和组织环境中观察电活动、收缩及氧耗。
连接多个器官的芯片已被用于体外药代动力学和药效学建模，研究吸收、分布、代谢与排泄过程。作者同时指出，要使这些系统更广泛地参与药物研究，仍需继续优化组织芯片及其性能。
组学与计算方法分析供者差异
临床基因与蛋白资料可发现疾病相关关联，人源细胞进一步用于检查关联是否产生功能变化。综述强调，群体资料与体外供者集合结合，有助于把统计关联转为可以比较的生物学问题。
对于已经观察到响应差异的供者，药物处理后的组学比较还可寻找与反应相关的分子标志。作者将这一分析用于帮助后续患者分层。
单细胞分析能区分细胞类型与状态，也支持多个供者材料共同测量后再按遗传信息识别来源。这类方法可同时比较多个供者的基因表达，提高群体研究的规模。
人工智能（artificial intelligence，AI）在综述中的用途包括图像识别、细胞状态分类及复杂动作电位分析。作者特别指出，功能改变未必总伴随明显形态改变，因此算法应匹配实际测量信息。
综述还以 ALDH2*2 为例说明关联分析与功能研究的配合：人群研究发现其与心血管疾病有关，随后患者来源 iPSC 内皮细胞用于研究内皮功能异常及候选干预。这样的研究把遗传关联落实到特定细胞功能，便于进一步比较不同遗传背景下的药物作用。
供者选择、分化批次与模型标准化
供者遗传差异可能是研究重点，也可能掩盖共同的疾病表型。作者提出，比较需要包含多个健康供者与患者来源的细胞，并考量疾病、批次与分化差异，使药物响应的来源能够区分。
细胞建立和分化需要时间，不同实验室的操作与模型组成也影响结果可比性。研究者需要按预期用途选择成熟度、组织复杂度、基质和流动环境。