从肾类器官取细胞,形成双通道模型
哈佛大学与麻省总医院团队从人多能干细胞形成的肾类器官中分离近端小管细胞,再放入三维灌流芯片。芯片有相邻的两个管道:一个由近端小管细胞衬里形成管腔,另一个用于从管腔外侧提供药物。研究以永生化近端小管细胞 PTEC-TERT1 构建的同类芯片作对照。
细胞在芯片中形成连续的管壁,并出现近端小管相关的极性结构。研究者随培养时间测量 OCT2、OAT1 和 OAT3 转运体;在第 14 天,类器官来源细胞的转运体表达高于永生化细胞,OCT2 和 OAT3 也显示出位于小管外侧的定位。这些是解释药物从旁侧进入细胞的模型基础。

顺铂损伤与转运体抑制相互印证
研究者把顺铂加入旁侧通道,48 小时后检测小管管腔流出液中的 LDH。未给药时,两种芯片的归一化 LDH 水平没有明显差异;给予 50 μM 顺铂后,类器官来源细胞芯片的 LDH 上升更明显。与永生化细胞相比,这一模型对顺铂相关损伤更敏感。
同时加入 OCT2 抑制剂西咪替丁后,类器官来源细胞芯片的归一化 LDH 读数下降超过一半;永生化细胞芯片的变化较小。该抑制实验将转运体定位与顺铂处理后的损伤读数联系起来,但读数仍是体外细胞损伤,不是对患者发生肾损伤概率的测量。
论文还用肾毒性测试物马兜铃酸及 OAT1/3 抑制剂丙磺舒检查阴离子转运相关损伤。顺铂及其转运抑制比较,则提供了这项模型在药物安全性评价中的主要实例。
与既有肾芯片研究的差别在于空间定位
这项研究着重观察类器官来源细胞转移到双通道三维环境后,转运体是否沿小管表面形成极性定位,以及这一变化如何反映在顺铂损伤读数上。旁侧通道使药物能够从管腔外侧接触细胞,模型因而可以同时考察细胞来源、空间结构与转运途径。
原文讨论了转运体表达在第 14 天之后下降,提示模型仍有维持长期功能的问题。顺铂实验比较的是两种细胞来源芯片的体外反应,没有跨实验室药物集或临床数据验证。