大鼠肝支架内重建人源细胞共培养

研究团队先去除大鼠肝脏中的细胞,保留血管与细胞外基质结构,再接种人肝癌细胞系 HepG2 和人脐静脉内皮细胞 HUVEC,通过灌流维持培养。这种“重建肝组织”保留了器官尺度的支架,但支架仍为大鼠来源。论文也使用人胎肝细胞建立模型;药物毒性重点实验使用的是 HepG2 与 HUVEC 细胞系组合,两者不能混作同一批实验。

与只接种 HepG2 的支架相比,加入内皮细胞的模型具有更高的多种药物代谢酶活性。作者同时测量白蛋白、尿素、药物代谢产物和细胞损伤指标,借此区分肝细胞功能与药物处理后的伤害。

原创横版示意图:大鼠脱细胞肝支架接种 HepG2 和 HUVEC,人源细胞接受双氯芬酸处理并记录 LDH 与细胞损伤。
脱细胞大鼠肝支架内人源细胞共培养与双氯芬酸处理示意图。(J&E Bio)

双氯芬酸处理后,灌流共培养组出现更明显损伤

研究者用双氯芬酸进一步检验模型的药物反应。平面培养的 HepG2 细胞在较低浓度、较长暴露下未显示明显毒性;在灌流支架中,40 μM 双氯芬酸持续处理 5 天后,培养液中的乳酸脱氢酶(LDH)逐渐升高,HepG2 与 HUVEC 共培养组的损伤读数更明显。不同浓度处理还显示了浓度相关的变化。

研究者还检测了双氯芬酸的代谢产物。组织染色显示,持续暴露后细胞凋亡、脂滴积累和细胞连接减弱;随后进行的分离细胞实验,进一步比较了肝细胞与内皮细胞受到代谢产物影响的差异。

分离实验提示内皮细胞对代谢产物更敏感

研究者还收集不同培养条件下产生的双氯芬酸代谢产物,分别处理 HepG2 和 HUVEC。与肝细胞相比,HUVEC 更早出现活力下降和凋亡信号,形成血管样连接的能力也受到更明显影响。这组分离实验显示,两类细胞对同一批代谢产物的反应不同。

论文还比较了对乙酰氨基酚、曲格列酮等药物处理下的 LDH 反应,并设置普萘洛尔、罗格列酮作为阴性对照。这些结果说明模型有区分部分测试药物的可能,但药物数量有限;双氯芬酸实验中更值得关注的是“代谢后的产物可能先影响内皮细胞”这一可继续检验的问题。

作者还展示了 1 例双氯芬酸相关肝损伤患者的活检染色,与体外实验的空间分布相比较。这份组织样本提供观察线索,尚不足以证明模型已具备临床预测性能。作为药研模型,这项工作的独立价值在于把药物代谢、灌流暴露以及肝细胞和内皮细胞的差异反应放在同一研究中。

来源与延伸阅读

  1. Decellularized liver scaffolds for constructing drug-metabolically functional ex vivo human liver models. Bioactive Materials (2024). doi:10.1016/j.bioactmat.2024.09.029 ↗