橙色细胞核与绿色溶酶体可见的完整肝细胞彩色透射电镜图。
肝细胞彩色透射电镜图,细胞核为橙色、溶酶体为绿色。(Kevin Mackenzie, University of Aberdeen / Wellcome Collection;CC BY 4.0)

3 位供者在不同培养形式中平行比较

药物进入和离开肝细胞,需要相应转运蛋白发挥功能。美国研究团队在 Cellular and Molecular Life Sciences 比较多细胞肝球状体的转运蛋白含量、位置与功能,检验这一长期培养模型用于药物转运研究时应满足哪些测量条件。论文首次在线发表为 2025 年 12 月 30 日。

每个球状体起始约 1,200 个细胞,包括 75% 人原代肝细胞、10% Kupffer 巨噬细胞、10% 肝星状细胞和 5% 肝窦内皮细胞。肝细胞来自 3 位供者,模型在低吸附孔板中培养至第 21 天;同供者的新鲜复苏细胞及培养第 5 天的夹心培养肝细胞作为参照。

研究在球状体培养第 7、14 和 21 天进行定量靶向蛋白质组测量。每个样品约汇集 128 个球状体,再进行 3 次技术重复制备与测量。3 位供者的三磷酸腺苷(ATP)维持情况不同,其中 1 位的球状体随培养下降至研究采用的 75% 维持阈值以下。

多数转运蛋白随球状体培养下降

13 种转运蛋白中,夹心培养第 5 天有 9 种相对于新鲜复苏细胞保持稳定或增加。球状体中的多数转运蛋白则随时间减少,并存在明显供者差异,包括多个有机阴离子摄取转运体,以及胆盐输出泵和多药耐药相关蛋白 2、3。

球状体第 21 天,跨供者平均增加的主要是有机溶质转运体 OST-α、OST-β 和多药耐药相关蛋白 4(MRP4),约为新鲜复苏细胞的 1.5、3.0 和 3.6 倍。作者提出,这可能与胆汁酸积聚后的适应性反应有关,具体细胞贡献仍是待检验解释。

用 20 μM 鹅去氧胆酸处理 1 周后,1 位供者模型中 OST 相关基因上调,并在另一供者中通过定量 PCR 确认。但胆盐输出泵基因没有显著上调。部分转运体的染色也出现位置差异,例如有机阴离子转运多肽 OATP1B3 主要位于细胞内,胆盐输出泵在球体表面比内部更明显。

荧光排出存在,球状体之间仍有差异

功能试验使用 5 μM 荧光前体 CDFDA,即羧基二氯荧光素二乙酸酯,进入细胞后经酯酶转为羧基二氯荧光素(CDF),再观察其通过多药耐药相关蛋白 2(MRP2)进入胆小管样腔室。培养第 7、14 和 21 天均能看到部分球状体积聚荧光,说明蛋白含量较低时仍可保留这一具体排出功能。

各球状体的积聚形态并不一致。部分可见明确胆小管样荧光,另一些则在球体内部广泛积聚而缺少清楚腔室。内源胆汁酸检测也显示,球状体与夹心培养的细胞加胆汁内容物、培养液之间的分布不同。

无钙处理难以直接用于胆汁清除率定量

团队进一步在第 14 天移除缓冲液中的钙,使紧密连接打开。胆汁腔室中的 CDF 荧光迅速消散,但部分进入球体内部,部分才释放到外部缓冲液。保持含钙条件时,腔室荧光在同一 20 分钟观察期内持续存在。

二维夹心培养中,这种处理可帮助区分细胞内与胆汁腔室中的含量。球状体的三维结构却使内容物部分滞留,研究因此认为,当前处理难以准确计算该模型的胆汁排泄指数或胆汁清除率。对药物转运研究而言,蛋白含量、膜上定位、具体底物功能和内容物是否真正离开模型,需要共同检查。

本研究覆盖 3 位肝细胞供者,部分功能与基因调控试验只使用其中 1 位;基因响应另在第 2 位供者确认。供者差异和球内滞留,使这一模型更适合作为需要逐项表征的培养体系,其定量药代用途仍取决于相应运输过程的功能验证。

来源与延伸阅读

  1. Evaluation of a human 3D multicellular hepatic spheroid model as a platform for studying hepatic transporters. Cellular and Molecular Life Sciences: CMLS (2025). ↗