细胞来源与培养平台分组比较

胆汁淤积相关损伤涉及胆汁酸合成、运输和细胞功能,单一指标可能遗漏不同变化。美国、荷兰、英国与德国合作团队在 Archives of Toxicology 报告了多平台比较,考察人肝细胞在不同培养环境中的基础功能与化合物响应。论文于 2025 年 12 月首次在线发表。

模型包括人原代肝细胞、HepaRG 和人诱导多能干细胞(iPSC)衍生肝细胞。原代肝细胞使用 1 位供者来源的细胞批次,在二维孔板和 LiverChip12 中比较;iPSC 衍生细胞在二维与 OrganoPlate 中比较;HepaRG 覆盖 3 种平台。因此,各细胞来源对应的实际平台组合并不相同。

LiverChip12 以约 1 μL/s 持续循环培养液,每芯片约 60 万细胞;OrganoPlate 使用胶原支架与约 7° 摇台,每 8 分钟改变倾斜方向,每芯片约 2 万细胞。二维每孔约 10 万细胞。研究分别在第 7 天测量,并将 HepaRG 的部分培养延长至第 30 天。

短期给药后,同时测量损伤与肝脏功能

团队测试波生坦 25 μM、α-萘基异硫氰酸酯(ANIT)50 μM 和 2-辛炔酸 70 μM,并设 0.1% 二甲基亚砜对照。第 7 天测量组在第 5、6 天给药,长期 HepaRG 组在第 28、29 天给药;30 天指培养时长。

测量覆盖乳酸脱氢酶(LDH)释放、白蛋白、尿素和细胞色素 P450 3A4(CYP3A4)活性。HepaRG 与原代肝细胞在二维及 LiverChip12 中维持的部分基础功能相近,OrganoPlate 和 iPSC 衍生细胞的部分指标较低。波生坦和 ANIT 在二维及 LiverChip12 的若干条件中提高 CYP3A4 活性,其他功能指标和细胞损伤的变化则不一致。

胆汁酸变化随细胞来源与培养时长改变

胆汁酸试验限定在人原代肝细胞与 HepaRG 的二维和 LiverChip12 培养中。团队用液相色谱–串联质谱测量胆酸、鹅去氧胆酸及其甘氨酸和牛磺酸结合形式,共 6 类胆汁酸。原代细胞在 LiverChip12 的基础总胆汁酸输出约为二维的 27 倍。

第 7 天的原代肝细胞中,3 种化合物均使 LiverChip12 的总胆汁酸输出显著下降,约降至对照的一半。同期 HepaRG 中,ANIT 和 2-辛炔酸显著降低输出,波生坦只有下降趋势。二维条件的相应变化没有达到显著性。

延长培养后的 HepaRG 呈现另一结果:第 30 天仅 2-辛炔酸显著降低 LiverChip12 的总胆汁酸输出,波生坦与 ANIT 的下降没有达到显著性。

二维孔板与 LiverChip12 中的总胆汁酸输出,以及 3 种化合物处理后的比较;HepaRG 分别检测培养第 7 和第 30 天。

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二维孔板与 LiverChip12 中的总胆汁酸输出,以及 3 种化合物处理后的比较;HepaRG 分别检测培养第 7 和第 30 天。(Katharina S. Nitsche et al. / Archives of Toxicology, 2025, Fig. 6;CC BY 4.0;NLM/PMC)

胆汁酸输出需与其他功能指标共同解释

培养液胆汁酸减少,为检测化合物相关变化提供了一个较敏感的终点。但它可能涉及合成、结合、运输或细胞状态改变;本研究没有直接测量细胞内胆汁酸,也没有据此确认某一个转运蛋白是主要靶点。OrganoPlate 未开展同一胆汁酸测量。

当前比较使用 3 种化合物、各 1 个浓度,原代肝细胞仅覆盖 1 位供者。不同细胞的分化条件、培养液与二甲基亚砜浓度也可能影响功能。扩大供者、浓度和化合物集,并补充运输功能测量,有助于判断哪些胆汁淤积相关作用适合采用这一平台。

来源与延伸阅读

  1. Exploring the potential of liver microphysiological systems of varied configurations to model cholestatic chemical effects. Archives of Toxicology (2025). ↗