从成人活检建立双通道十二指肠模型
肠道药物研究除了需要屏障，也需要代谢酶与转运蛋白保持相应功能。美国 Emulate 等团队在 eLife 报道十二指肠芯片，采用 3 名健康成人供者的活检组织建立类器官，再把类器官细胞用于肠上皮培养。
双通道装置以多孔弹性膜隔开两侧。十二指肠类器官碎片接种在上侧，人肠道微血管内皮细胞接种在下侧。培养液以 30 μL/h 流动，细胞形成连续上皮后再施加 10% 的周期性形变，频率为 0.2 Hz。
灌流培养 72 小时后，上皮细胞高度由约 14.8 μm 增至 27 μm，细胞表面出现更丰富的微绒毛。第 6 天起可见局部绒毛样起伏；屏障检测显示，3 名供者的芯片均能形成较低通透性的上皮层。
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灌流改善上皮形态，分化标志随培养时间变化
团队单独比较静态、灌流以及灌流加周期形变三种条件。灌流对细胞高度、极性与微绒毛形成有明显作用，短期再加周期形变未显示额外改善。较长时间培养后，细胞层进一步形成绒毛样起伏。
细胞组成也随培养被追踪：第 8 天吸收细胞和杯状细胞的部分标志表达接近成人组织，潘氏细胞相关的溶菌酶表达则随时间下降。团队结合免疫染色中的细胞类型比例判断分化情况。
细胞组成与基因表达更接近成人组织
团队用免疫染色检查吸收细胞、杯状细胞、肠内分泌细胞等类型，并比较芯片、类器官与成人十二指肠组织的转录组。芯片与类器官来自 3 名供者，成人组织参考转录数据来自 2 份样本。
相对成人组织，芯片检测到 1,023 个差异表达基因，类器官为 1,437 个。芯片与成人组织还共有一组相对类器官表达不同的基因，涉及营养吸收、药物代谢及相关功能。这个比较说明，改变培养结构和流动条件后，表达谱的部分特征更接近成人组织。
芯片中 P-糖蛋白（P-glycoprotein，P-gp）、乳腺癌耐药蛋白（breast cancer resistance protein，BCRP）和肽转运蛋白 PEPT1 主要位于上皮顶端侧。对 P-gp 的功能实验使用罗丹明 123 与抑制剂，观察到加入抑制剂后细胞内荧光增加；其他蛋白在该部分主要通过表达和位置表征。
P-gp 抑制剂长春碱使十二指肠芯片中的罗丹明 123 积累为无抑制剂条件的约 1.84 倍，Caco-2 芯片为约 2.14 倍。这说明两种模型都具有相应外排功能；它们在其他转运蛋白的表达量上仍存在差异，例如 Caco-2 的 OATP2B1 和 OCT1 表达高于成人组织参照。
利福平与维生素 D 代谢物诱导 CYP3A4
药物代谢实验聚焦细胞色素 P450 3A4（CYP3A4）。团队用睾酮转化为 6β-羟基睾酮的速率测量酶活性，十二指肠芯片的基础活性约为 55.6 pmol/min/mg，Caco-2 芯片约为 4.9 pmol/min/mg。
随后，团队分别加入 20 μM 利福平和 100 nM 的 1,25-二羟维生素 D3，处理 48 小时。十二指肠芯片中的 CYP3A4 mRNA 分别升至溶剂对照的约 5.3 倍和 4.1 倍，酶活性分别升至约 3.9 倍和 3.6 倍，蛋白检测也支持诱导反应。
Caco-2 芯片对维生素 D 代谢物也出现明显的 CYP3A4 mRNA 增加，但没有相应的蛋白与酶活性变化。
受体表达帮助解释诱导反应的差异
研究还比较了孕烷 X 受体（pregnane X receptor，PXR）与维生素 D 受体（vitamin D receptor，VDR）的基因表达。十二指肠芯片中的表达较高，也更接近成人组织。两类受体参与调控 CYP3A4。
作者提出，Caco-2 模型中较低的 PXR 表达，可能与其对利福平缺乏相应诱导反应有关。
为肠道药物作用研究提供功能参照
本研究将成人细胞来源、双通道结构、灌流和周期形变结合，并用屏障、细胞组成、转录组、转运和酶活性评价模型。药物测试中的 CYP3A4 活性实验另采用 300 μL/h 流速，收集 1 小时外流液，以液相色谱质谱测量代谢产物。
这些结果支持模型用于肠道代谢和药物相互作用的实验研究。当前诱导实验集中在利福平和维生素 D 代谢物，未建立广泛药物集合的人体相互作用预测结果；后续研究可在这一功能基础上扩大测试范围。