肠—肝—肾芯片结合药代模型，预测双氯芬酸人体暴露

3 类人源细胞模拟药物转运与代谢

双氯芬酸进入人体后，要经历肠道吸收、肝脏代谢和清除。韩国研究团队最早于 2024 年 9 月 26 日公开预印本，将微生理系统（microphysiological system，MPS）与基于生理的药代动力学模型（physiologically based pharmacokinetic model，PBPK）结合，尝试由体外数据预测人体暴露。同题研究于 2025 年 4 月 4 日发表于 BioChip Journal；下文具体结果对应公开的预印本 v1。

芯片包含人肠上皮细胞、肾近曲小管上皮细胞和 HepaRG 肝细胞系球状体。3 个器官模块与共同储液槽相连，储液槽容纳在系统中循环的培养液，以模拟部分循环过程。

各模块以多孔膜将细胞及两侧液体隔开，再通过流体联系。这样既能观察药物穿过屏障，也能追踪肝模块产生的代谢物如何分布。

共培养 1 天后，研究用水溶性四唑盐-1（water-soluble tetrazolium-1，WST-1）检测代谢活性，相对各类细胞单独静态培养的读数超过 90%。这项检测评价了 24 小时共培养的相对代谢活性，长期存活和各器官功能还需分别测量。

实测原药和代谢物，再区分器件与细胞的作用

药物实验向肠模块加入 200 μM 双氯芬酸，在 24 小时内用高效液相色谱测量各处的原药及 4-羟基双氯芬酸。肠模块的原药浓度较高，肝模块的代谢物浓度最高，反映给药位置与代谢位置的差别。

这些浓度随时间变化，为计算模型提供了约束。原药转移到其他模块、代谢物出现的时间与程度，需要结合分布和代谢过程一起解释。

研究先用没有细胞的空白芯片估计平台相关过程，再把含细胞体系的药物浓度用于参数拟合。每个器官模块被表示为材料、液体、膜和细胞组成的 5 层结构，以质量平衡追踪药物移动。

这种处理的价值，是把培养装置本身造成的变化与细胞过程分开考虑。它仍依赖模型结构和实测数据的质量，部分转运与代谢参数由浓度数据拟合估计。

2 个口服剂量的暴露预测，接近程度不同

获得芯片参数后，团队按人体生理条件外推，并在 PK-Sim 软件中模拟口服 50 与 100 毫克双氯芬酸的浓度曲线。人体比较使用已发表临床数据，没有为这项芯片研究重新开展人体试验。

论文用预测中位数除以临床实测值，比较浓度—时间曲线下面积（area under the curve，AUC）与峰浓度。50 毫克时，2 个比值分别为 0.89 和 0.74，说明总体暴露较接近，而峰值低估更明显。

100 毫克时，AUC 与峰浓度的比值均为 1.04。这些结果支持该条件下的暴露预测，但 2 个剂量的符合程度不同，其他剂量与人群的预测表现仍需相应数据评价。

作者说人体曲线不需要额外优化，指的是芯片参数确定后的外推阶段。前面仍使用了芯片实测浓度进行拟合；区分这 2 个阶段，才能判断哪些结果来自数据拟合，哪些属于向人体的预测。

表达变化提供线索，统计证据仍有限

研究还比较细胞基因表达与药物暴露的关系，分别使用肠模块和储液槽中的 AUC 表示局部与整体循环液暴露。2 类 AUC 均来自芯片培养液，RNA 则从培养细胞中提取。

一些表达水平与暴露呈较强相关，但多数关联没有达到统计显著。讨论中明确指出，只有 SAA2 同时满足 p＜0.05 和相关系数绝对值大于 0.85 的条件，较小样本限制了统计把握度。

部分前列腺素代谢相关基因随暴露增加而升高，方向与双氯芬酸抑制环氧合酶的已知作用并不简单一致。作者提出可能存在反馈调节；这属于解释假说，有待进一步干预实验检验。

这些表达关联为后续毒性机制研究提供线索，尚缺独立样本验证其胃肠损伤或肝毒性预测价值。

人体外推的短板，仍来自结构与细胞来源

肾脏清除参数还要参考人体生理与既有文献，芯片没有完整重现肾小球过滤和重吸收。体系也缺少门静脉与胆道，药物在真实人体中的首过与排泄路径只能部分呈现。

HepaRG 细胞系便于获得和保持一致，却与原代人肝细胞的代谢路线存在差异。研究者特别指出双氯芬酸羟化相关的差别，说明更换肝细胞来源可能改变后续外推结果。

向其他药物、长期暴露或不同患者背景推广，还需要相应资料。预印本中的探索性表达关联，也需用独立样本核查其毒性预测价值。