人胰岛—肝芯片呈现葡萄糖反馈，早期结果经两个实验室复核

用两类人源组织材料建立循环反馈

胰岛与肝脏共同调节葡萄糖：葡萄糖刺激胰岛分泌胰岛素，胰岛素再影响肝脏的葡萄糖利用。德国 TissUse 与阿斯利康（AstraZeneca）等团队建立双器官芯片，检验这类相互作用能否在体外持续，为代谢疾病和后续药物研究提供人源模型。

胰岛部分采用分散人胰岛细胞重新组成的微组织，含胰岛素与胰高血糖素分泌细胞。肝球体由 HepaRG 细胞与人原代肝星状细胞组成；HepaRG 是癌来源细胞系，具有若干肝细胞功能。两类材料分别放在芯片区室，通过循环培养液联系。

一个回路接入 10 个胰岛微组织与 40 个肝球体，总培养液约 610 μL。芯片泵形成约 4.94 μL/min 的平均流量，培养液周转约 2 小时。入芯片前的肝球体制备含胰岛素，正式共培养阶段则不再外加胰岛素，以观察胰岛自身分泌的作用。

先核对胰岛分泌与肝球体的胰岛素反应

入芯片前，团队先检查两类材料的身份和功能。3 位胰岛供者的微组织均可在高葡萄糖下增加胰岛素分泌；肝球体表达白蛋白、CYP3A4 和胰岛素受体，星状细胞与肝细胞相关染色可见不同成分。

肝球体中的胰岛素受体表达约为人原代肝细胞参照的 70%。团队还检测胰岛素处理前后的 AKT 磷酸化：三维球体显示处理反应，单层 HepaRG 或星状细胞未出现相同的明显差异。球体的未刺激基础 AKT 活性较低，增加了比较中的响应幅度。

这些检测分别回答模型是否保留分泌能力，以及肝侧能否响应胰岛素。后续循环实验再检验两种组织共同培养时的葡萄糖变化，而非仅依据结构染色判断器官间功能联系。

15 天共培养保留胰岛功能，肝侧消耗随时间改变

研究同时设置胰岛单培养、肝球体单培养和两者共培养，均使用相同芯片回路。15 天内，共培养循环液的胰岛素水平较稳定，均值约为 4.3±1.1 nM；胰岛单培养则从第 3 天的 11.08±0.81 nM 降至第 15 天的 5.66±0.74 nM。

培养结束后取出胰岛，再做低、高葡萄糖下的分泌比较。共培养胰岛仍保持葡萄糖刺激反应，胰岛单培养的刺激分泌能力较第 0 天下降。循环液胰岛素量和移出芯片后的功能检测共同提供评价。

移出芯片后的检测与回路负荷采用不同葡萄糖条件：前者依次给予 2.8 mM 和 16.8 mM 葡萄糖，各观察 2 小时；回路负荷则为 11 mM。两种比较分别检查单个胰岛的刺激分泌能力与两种组织之间的功能联动。

肝球体单培养的循环葡萄糖接近培养液初始的 11 mM，共培养则在 48 小时内降低，例如第 3 天约为 5.9±0.6 mM。后期消耗能力有所下降，第 5–15 天的葡萄糖水平约稳定在 8.3±0.87 mM。

与此同时，共培养的白蛋白输出与肝球体形态较稳定，相关细胞比例及标志仍保留。作者提出高葡萄糖阶段可能影响肝侧胰岛素敏感性，但这次研究没有直接确诊模型发生胰岛素抵抗。

葡萄糖负荷在不同培养日检验器官间联动

团队在第 1、7、13 天把培养液更换为 11 mM 葡萄糖条件，随后在 0、8、24、48 小时取样，分别测量葡萄糖与胰岛素。反应曲线下面积用来比较单培养和共培养的整体变化。

第 1 天，共培养葡萄糖在 24 小时内降到论文采用的 3.9–7.8 mM 餐后参照区间，单培养维持较高水平。随着葡萄糖降低，胰岛素在培养液中的增加趋于稳定，支持胰岛分泌与肝侧利用形成反馈。

第 7、13 天也出现相同方向的联动，但葡萄糖进入该区间更晚，约在 24–48 小时。第 13 天，胰岛单培养与共培养的胰岛素曲线下面积已没有显著差异，说明长期功能并非所有指标都保持初期差别。

跨实验室验证集中在第 1 天：图 5 汇合 3 位胰岛供者、3 次独立实验、两个实验室的 14 个重复。第 7 和第 13 天为单一胰岛供者的 5 个重复。早期重复性与长期维持采用不同资料范围。

当前是生理反馈模型，疾病与药物评价仍待扩展

芯片的葡萄糖消除比人体慢。作者讨论，系统缺少肌肉、脑、肾等主要葡萄糖利用组织，培养液周转也可能影响速度。这个回路再现部分胰岛—肝联系，不能代表人体全部葡萄糖去向。

研究已经证明两类人源材料能形成较持续的功能联系，并提供跨实验室的初期复核。作者计划进一步诱导 2 型糖尿病相关状态、增加其他组织，或将 HepaRG 替换为原代肝细胞；本次没有测试降糖药，也没有建立治疗反应的临床预测性能。