四种器官模型服务于不同研发问题
FDA 应用监管科学部门（Division of Applied Regulatory Science，DARS）的研究者在 ALTEX 发表综述，讨论人源微生理系统（microphysiological systems，MPS）在药物研发中的应用与技术难点。文章于 2024 年 12 月首次在线发布，收入 2025 年卷期，主要覆盖肝脏、肠道、肺和心脏模型。它是研究综述，不是 FDA 发布的正式指南。
四类模型所要回答的问题并不相同：肝脏涉及代谢和损伤，肠道涉及屏障与吸收，肺模型关注呼吸组织的功能及局部反应，心脏模型则可以观察电活动、钙信号和收缩。综述据此讨论细胞选择、功能测量以及模型如何与具体研发用途匹配。
肝脏与肠道模型需要同时说明功能和暴露
肝脏 MPS 可用于研究药物代谢、肝损伤及药物相互作用。其结果是否有用，首先取决于细胞是否保留相应的代谢和组织功能。细胞损伤指标、组织形态和功能变化可以从不同角度提供信息，不能仅用一个存活终点概括所有肝毒性。
与吸收相关的肠道研究，除了观察细胞组成，还需评价屏障完整性和物质通透。跨上皮电阻可以反映屏障状态，但它不是药物通透性的直接测量；转运蛋白、代谢酶以及实际跨屏障运输也需要与所问问题对应。
当肠道模型用于解释吸收差异、肝脏模型用于解释代谢时，培养条件和接触药物的方式都会影响结果。综述强调把模型中的功能信息与药物暴露放在一起理解，以免将培养体系造成的差异全部归为人体生物学差异。
肺模型的质控需覆盖屏障、纤毛与分泌功能
肺组织具有黏液分泌、纤毛运动、表面活性物质产生及屏障等功能。气道与肺泡模型包含的细胞和结构不同，质量指标也应随模型类型而变。研究气道清除功能时，纤毛活动和黏液相关功能比单独的细胞存活更能对应问题；研究肺泡屏障则需关注相应的细胞组成和屏障表现。
综述还讨论了呼吸相关机械作用、转运蛋白和代谢酶等因素。模型需要在整个药物观察期间保持预期表型与功能，并用参照化合物或其他基准评价表现。模型的细胞组成和机械条件，应与实际测得的组织功能对应。
具体到模型身份，气道体系需辨认纤毛细胞、杯状细胞等组成；肺泡体系则需评价相应的肺泡细胞特征。若还纳入内皮或平滑肌细胞，也应确认它们的身份和功能。在确认细胞身份之外，还需验证相应的屏障、分泌或运动功能。
心脏模型需要区分电活动、钙信号与收缩
心脏 MPS 的评价可包括电生理、细胞内钙变化、收缩及细胞形态，为不同类型的心脏风险提供信息。促心律失常相关变化与收缩力变化不是同一终点；用一个指标代表全部心脏功能，可能遗漏药物作用。
诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSC）衍生心肌细胞便于建立人源模型，但其成熟程度仍可能与成人心肌不同。综述指出，细胞的电生理和生理功能、兴奋与收缩之间的耦合，以及对药理刺激的反应，均是选择和评价模型时需要考虑的内容。
相较二维体系，复杂心脏模型在样本制备、质控、成像和数据处理上要求更高，通量也往往较低。研发中需要按问题选择测量能力与复杂度，并用相应的性能资料判断三维模型的预测价值。
细胞批次和装置材料可能改变药物反应
原代细胞可保留一些组织特征，但供者差异、有限增殖能力和培养后的功能变化会影响重复性。细胞系较容易标准化，却可能缺少组织复杂性，并在培养过程中发生遗传或表型改变。细胞来源因此既影响模型的生物学含义，也影响跨实验和跨实验室比较。
细胞供者差异可以具有真实的生物学意义，而批次和操作差异也可能增加不必要的波动。模型评价需要分别说明这些来源，才能知道一次药物反应是适用于某种细胞背景，还是能够在重复试验中稳定出现。用于同一问题的多个体系，亦需保留各自条件。
药物在培养液中的稳定性，以及与装置聚合物、培养液蛋白或其他成分的非特异性结合，也会改变细胞实际接触的药物量。综述特别讨论了聚二甲基硅氧烷等材料的吸附问题。若忽略这些过程，名义加入浓度可能被误当成真正的有效暴露。
作者提出，应围绕明确使用情境建立评价资料，说明模型的相关性、可靠性、重复性和敏感性。一个模型能否用于早期筛查，与能否支持某项监管判断，需要不同程度的证据。四器官综述的共同重点，是把细胞功能、药物暴露和预定用途一一对应起来。