从稳定单层和屏障功能开始筛选
Caco-2 常用于体外肠道吸收研究,但其药物代谢能力与人体肠道仍有差别。2022 年发表于 International Journal of Molecular Sciences 的研究,从患者结直肠肿瘤来源的 HROC 细胞集合中寻找补充模型,重点比较单层形成、上皮屏障和细胞色素 P450 3A4(cytochrome P450 3A4,CYP3A4)酶活性。
研究检查了 49 株候选细胞系,其中 32 株通过单层稳定性等初筛,再选出 10 株跨上皮电阻(transepithelial electrical resistance,TEER)达到至少 300 Ω·cm² 的细胞系。后续将这些模型与 Caco-2 比较,观察培养时间、屏障强度和代谢功能的差别。
不同细胞系的屏障形成速度和强度不同
连续观察 21 天时,HROC60 在第 4 天、HROC80 T1 M1 在第 5 天达到 300 Ω·cm² 的筛选阈值,Caco-2 约在第 7 天达到。HROC60 第 17 天的最大 TEER 约为 6066 Ω·cm²,Caco-2 第 16 天约为 1259 Ω·cm²。不同细胞系不仅达到高电阻的时间不同,最终水平也相差较大。
研究另外用荧光标记葡聚糖检测跨单层通透性。随着培养成熟,各模型的通透性总体降低,与电阻变化相互补充。不过,部分 HROC 模型的电阻显著高于人体肠道常见水平,选择用于药物吸收研究的模型时,还需结合目标药物与屏障特点。
基础 CYP3A4 活性与诱导反应可以分别比较
CYP3A4 是肠道重要的药物代谢酶。研究以发光底物检测实际酶活性:HROC32 的基础活性约为 Caco-2 的 6.5 倍,HROC43 和 HROC159 T2 M4 分别约为 2.8 倍和 1.8 倍。其他细胞系即使形成较强屏障,其基础 CYP3A4 活性也可能较低。
随后,研究用 100 nM 维生素 D3 和 20 μM 利福平处理,观察 24、48、72 小时的变化。HROC183 T0 M2 经维生素 D3 处理 72 小时后,酶活性约为自身溶剂对照的 17 倍。HROC217 T1 M2 对利福平的反应较突出,48 小时活性约为自身对照的 5.1 倍,72 小时约为 3.8 倍。
反应方向也并不一致:利福平处理后,5 株细胞系的 CYP3A4 活性降低,最高降幅约为 70%。因此,研究同时提供基础活性、诱导倍数和绝对活性数据,便于按具体代谢问题比较模型。相关检测来自 3 次独立实验,重复孔用于同次实验内的测量。

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按吸收或代谢问题选择细胞模型
这一筛选形成了功能各不相同的候选集合:HROC60 的屏障形成较快,HROC32 基础 CYP3A4 活性较高,HROC183 T0 M2 和 HROC217 T1 M2 则分别具有较明显的诱导响应。这些特征可为肠道单层实验选择提供依据,并支持在同一研究中比较不同模型的测量结果。
这些细胞均来自肿瘤相关细胞集合。论文尚未系统检测肠上皮紧密连接标志、其他代谢酶和转运功能,也未给出各模型对人体药物吸收或首过代谢的配对预测验证。后续应用可围绕目标底物和需要保留的肠道功能继续比较。