细胞批次选择要结合模型用途
匹兹堡大学(University of Pittsburgh)团队在 BMC Methods 介绍了人原代肝细胞的批次筛选流程。研究围绕 LAMPS 肝微生理系统,比较细胞存活、代谢功能和疾病相关反应,帮助实验室选择适合具体研究任务的细胞。
原代细胞来自不同供者,解冻状态、代谢能力和对培养条件的反应各有差别。团队先核对年龄、性别、体重指数和疾病背景,再通过分层实验判断哪些批次适合进入复杂肝模型。
本次框架重点服务于代谢功能及脂肪性肝病研究。它把细胞质量和研究用途联系起来,让后续药物实验能够使用有明确功能资料的细胞。
先检查解冻存活与贴壁状态
第一步检查解冻后存活和贴壁形态。团队通常将存活率高于 80%、并在 8 小时内出现贴壁与铺展的批次继续送入后续测试,同时观察细胞边界和肝细胞样形态。
LAMPS 中,原代肝细胞与肝窦内皮细胞、THP-1 衍生巨噬细胞和 LX-2 肝星状细胞共同培养。模型灌流观察 8 天,每隔 48 小时收集流出液,分析分泌和损伤指标。
细胞损伤采用乳酸脱氢酶释放和 Calcein-AM 活细胞染色两类指标。模型建立初期可出现乳酸脱氢酶释放增加,随后逐渐稳定;终点染色则查看整个多细胞模型中的存活状态。
多细胞体系中的肝窦内皮为原代来源,巨噬细胞和星状细胞则采用相应细胞系。团队在同一组成下比较原代肝细胞批次,减少其他细胞来源变化对批次筛选的干扰。

多项功能指标帮助筛选不同批次
团队依据此前模型数据,为稳定阶段的乳酸脱氢酶、活细胞染色和尿素生成设定自己的接受条件。4 个测试批次中,虽然乳酸脱氢酶均达到相关条件,仍有批次在较强疾病培养条件下未达到活细胞染色要求。
乳酸脱氢酶参考条件为模型稳定后每天每 10⁶ 个肝细胞释放量低于 2500 ng。团队还检查活细胞染色是否达到约 80% 的接受范围;两项指标从不同角度反映模型质量,因此需要分别查看。
尿素结果按细胞数和时间归一化,并扣除未接触细胞的培养液背景。在正常和早期疾病条件下,团队以每天每 10⁶ 个肝细胞至少生成 20,000 ng 尿素作为筛选参考,比较不同批次的代谢表现。
CYP3A4 诱导在孔板实验中评估。细胞经 10 μM 利福平处理 48 小时后,团队以至少 3 倍活性诱导为接受条件;4 个批次中有 3 个达到。不同培养条件还改变了各批次的诱导幅度。
胆小管转运在胶原覆盖的孔板培养中测量。团队用荧光底物观察胆小管信号,以相关信号占图像面积至少 2% 作为接受条件。白蛋白则按分泌量及随培养时间的变化评价。
白蛋白随时间的变化也纳入判断。测试批次通常在培养第 5–7 天出现较高分泌,之后逐渐下降;峰值时间和幅度因批次及培养条件不同。记录这个过程有助于选择后续给药与取样窗口。
同时评价脂肪积累与星状细胞激活
研究比较正常、早期和较晚阶段的脂肪性肝病培养条件,分析脂滴、脂质积累及组织功能变化。不同细胞批次在这些条件下反应不同,某批次在早期条件表现良好,进入更强疾病条件后却可能不再适合。
团队还检测 I 型前胶原 α1 链的分泌和 α-平滑肌肌动蛋白染色。星状细胞的激活表现随肝细胞批次不同而变化,说明供者来源也会影响模型中的细胞互作。因此,疾病相关反应需要与基础功能一起评价。
同一批肝细胞在不同疾病培养条件下,脂质积累、白蛋白分泌和胶原分泌的变化程度不同。团队因此将模型能否形成预期病理特征作为单独的评价环节。
在选出的 2 个较合适批次中,团队进一步进行独立重复实验。多数指标具有一致趋势,但个别培养条件下的 I 型前胶原 α1 链分泌仍有变化。重复测试帮助确认哪些特征稳定,哪些特征更依赖条件。
筛选条件随肝模型与研究用途调整
这套流程把供者信息、早期细胞质量、肝功能和疾病反应逐层记录。对于后续药物代谢、肝毒性或疾病干预研究,实验室可以据此了解所选细胞具备哪些功能,以及哪些条件需要重点监测。
论文中的数值来自团队既有模型资料和本次筛选用途。更换模型组成、灌流条件或研究问题时,需要重新评价这些接受条件。作者还提出优化细胞提取效率与检测灵敏度,使肝芯片能够开展分细胞类型的多组学分析。