正常肝组织的门管区、中央静脉与 1–3 区显微图。
正常肝组织的门管区、中央静脉与 1–3 区显微图。(来源:Alexander Boyd、Owen Cain、Abhishek Chauhan、Gwilym James Webb,Wikimedia Commons,CC BY 4.0)(Alexander Boyd, Owen Cain, Abhishek Chauhan, Gwilym James Webb / Wikimedia Commons;CC BY 4.0)

先核对相同条件,再判断实验是否可重复

匹兹堡大学(University of Pittsburgh)团队在 Cell Reports Methods 发表观点文章,讨论微生理系统(microphysiological systems,MPS)的药物研发质量。作者提出匹兹堡再现性评估流程(Pittsburgh reproducibility protocol,PReP),希望先建立同条件模型的再现性,再区分实验波动与患者来源的生物差异。

文章强调记录细胞供者与批次、器件、基质、培养条件、检测和药物等元数据。两个表面相同的研究,可能实际用了不同供者细胞;混合比较会把生物差异归入技术波动。因此,作者先用元数据筛出真正可比较的数据组。

单时间点与连续测量采用不同判断

PReP 用变异系数(coefficient of variation,CV)先检查信号离散程度。对于单时间点数据,作者以 CV≤5%、5%<CV≤15% 和 CV>15% 划分不同再现性等级,并在跨研究 CV 较高时进一步用方差分析(analysis of variance,ANOVA)比较。

方差分析没有发现显著差异时,还要检查各研究内部的变异和统计效能。较大的随机误差也可能产生较高 p 值,因而 p>0.05 不能单独说明研究结果一致。作者还要求在规划时明确有意义的效应差异,并据此判断所需研究数量。

连续时间点数据先看最大 CV;超过作者的初始范围后,再用组内相关系数(intraclass correlation coefficient,ICC)评估。ICC 同时考虑数值大小与随时间变化的趋势,使稳定的方向和稳定的绝对数值可以进一步区分。

肝脏案例显示三种信号层级

文章以肝腺泡微生理系统(liver acinus microphysiological system,LAMPS)的代谢相关脂肪性肝病模型为例。在 5 项独立研究中,脂滴体积的绝对测量值达到作者的可接受再现性;Ⅰ型胶原 α1 链(collagen 1A1)分泌的绝对测量值较不稳定,但把疾病条件与同一研究的对照比较后,相对反应较稳定。

白细胞介素 6(interleukin-6,IL-6)分泌在 4 项独立研究中的绝对量与相对量均不稳定,不过每项研究中疾病条件下的分泌都增加。作者把这一层归为定性一致,认为可帮助平台开发,但仍需优化定量波动。

元数据还帮助核查异常测量值。原始测量、校准范围和实际影像需要可追溯,排除数据的条件则应预先明确并一致应用。

供者间差异需要同一供者模型先稳定

另一组案例比较 5 位供者的原代肝细胞模型。把不同疾病条件与不同来源混在一起时,脂肪变指标差异较大;按疾病条件、相关变异状态和具体供者分组后,可进一步分析差异来源。同一供者在相同条件下跨研究表现可接受,是解释供者间异质性的基础。

作者提出将 PReP 嵌入不同数据分析平台,通过可检索的实验数据和元数据检验特定用途下的模型再现性;后续还计划推动具体 MPS 的监管资格认定。

来源与延伸阅读

  1. Miedel MT et al. Validation of microphysiological systems for interpreting patient heterogeneity requires robust reproducibility analytics and experimental metadata. Cell Reports Methods. 2025. DOI: 10.1016/j.crmeth.2025.101028 ↗