四类组织共用培养液，同时保留功能检测
药物可能在多个组织中产生不同作用。美国与法国研究团队在 Scientific Reports 报道一套四器官人源体外系统，目标是在同一培养条件下观察肝脏、心脏、骨骼肌和神经模型的反应，同时测量各自的功能。
肝脏模型采用 HepG2/C3A 细胞系；心脏模型使用人诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSC）来源的心肌细胞；骨骼肌采用人原代细胞；神经模型则由人干细胞分化形成，含神经元和胶质细胞。几类细胞分置于不同区室，共用约 4 mL 的无血清培养液。
装置通过摇动形成重力驱动流动，采用 8° 倾角，每分钟 2 次往复。各组织可在系统内维持 14 天。肝脏检测白蛋白和尿素分泌；心肌和骨骼肌分别测量节律、收缩力及收缩反应；神经细胞采用电生理检测。
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培养期先确认分泌、电活动和收缩功能
未加药的 14 天观察中，肝模型的白蛋白和尿素分泌没有显著变化。研究每天取出约三成培养液进行检测，并补入等量新鲜培养液，使各区室获得共同的营养供应。
心肌细胞培养在微型悬臂结构上，收缩引起的弯曲用于估计力量。培养第 14 天仍可记录自发收缩，以及 2 Hz 电刺激下的收缩反应；骨骼肌则通过视频记录电刺激引起的收缩。
神经细胞在同一培养期后保留钠、钾电流，并能在刺激下产生动作电位。这些基线检测分别确认了组织分泌、机械功能和电活动，使加药后的反应能够与对应功能参照比较。
同一药物在各组织中的作用不同
团队从培养第 5 天开始加入药物，处理 48 小时后检测 5 种化合物：多柔比星、阿托伐他汀、丙戊酸、对乙酰氨基酚以及其异构体 AMAP。大多数组织通过 MTT 检测细胞代谢活性，神经细胞另结合形态和细胞计数观察损伤。
这次体外暴露采用多柔比星 5 μM、阿托伐他汀 100 μM、丙戊酸 2 mM，以及对乙酰氨基酚和 AMAP 各 5 mM。所有药物均用同一 48 小时窗口，便于比较同一系统内的组织反应。
多柔比星处理后，肝脏与心脏模型的 MTT 信号分别下降约 49% 和 65%，心肌搏动频率也下降约 47%。
阿托伐他汀条件下，骨骼肌的 MTT 信号下降约 30%，约 50% 的骨骼肌培养样本失去收缩反应。心肌搏动则加快。论文采用 p<0.1 作为统计阈值，骨骼肌 MTT 比较的 p 值为 0.068。
细胞代谢活性与组织功能并不总同步
丙戊酸使肝脏模型的 MTT 信号下降约 56%，尿素分泌下降约 13%。骨骼肌的 MTT 信号未出现同样下降，却有约 76% 的骨骼肌培养样本失去收缩反应。只观察细胞代谢活性，容易漏掉这一功能变化。
对乙酰氨基酚使肝脏模型的 MTT 信号下降约 37%，神经细胞数量也出现下降。作者认为，神经模型中的反应需要更多重复实验来确认。AMAP 在该条件下没有显示同样的肝脏 MTT 下降，但心脏 MTT 信号和搏动频率分别下降约 28% 和 25%。
对乙酰氨基酚还使尿素分泌增加，而白蛋白未出现同样改变。神经细胞的重复放电与自发放电的能力下降，但受刺激时仍能产生动作电位。AMAP 的神经电生理未显示相同变化。
多组织系统的优势与本次实验范围
这项研究将多组织的存活与功能测量放在同一循环培养环境中，便于比较一种药物在多个模型中的作用，也能发现活性指标与功能反应之间的差异。其检测窗口较短，各模型的细胞来源和成熟程度也不同。
肝脏部分采用细胞系，药物选择集中在 5 种化合物；这次工作主要展示系统可运行及可检测多组织反应。进一步建立预测用途，需要在更广的药物集合和参照条件下考察重复性与人体反应的一致性。