成人十二指肠芯片的 CYP3A4 诱导与代谢活性检测
由成人十二指肠类器官建立灌流上皮，结合利福平及维生素 D 代谢物，比较 CYP3A4 的转录、蛋白和实际酶活性。
用途与模型
- 研究用途
- 研究肠上皮 CYP3A4 诱导、药物代谢及 P-gp 相关外排功能，并比较原代来源芯片与 Caco-2 模型。
- 模型与细胞来源
- 3 名健康成人活检来源的十二指肠类器官细胞，与人肠微血管内皮细胞在双通道膜两侧培养。
- 方法版本
- 2020 年成人类器官细胞与内皮共培养版本
- 实验形式
- PDMS 双通道芯片，培养流速 30 μL/h；连续上皮形成后采用 10% 周期形变、0.2 Hz。
材料与平台
- 细胞与培养结构
- 十二指肠类器官碎片、人肠微血管内皮细胞、双通道多孔弹性膜；培养约 8 天进行成熟功能检测。
- 诱导条件
- 利福平 20 μM 或 1,25-二羟维生素 D3 100 nM，处理 48 小时，另设未诱导参照。
- CYP3A4 活性
- 以 200 μM 睾酮为底物，测量 6β-羟基睾酮生成；代谢活性实验流速 300 μL/h，收集 1 小时外流液。
- 配套检测
- CYP3A4 mRNA 和蛋白、罗丹明 123/P-gp 抑制剂实验、3 kDa 染料葡聚糖通透性及细胞组成染色。
测量指标与分析
- CYP3A4 mRNA 与蛋白
- 6β-羟基睾酮生成速率
- 诱导前后酶活性倍数
- P-gp 抑制后的细胞内荧光
- 屏障通透性
以蛋白总量归一化代谢物生成速率，比较两种诱导处理与参照条件；并在 Caco-2 芯片中重复相应检测，区分转录诱导和酶功能变化。
研究设计与结果
实验条件比较
- 研究设计
- 成人十二指肠与 Caco-2 芯片的基础及诱导 CYP3A4 比较，并进行转运功能与屏障检测。
- 测试范围
- 十二指肠模型来自 3 名供者；各条件每供者至少 3 个芯片。另用于转录组参照的成人组织数据为 2 份样本。
- 参照体系
- 未诱导十二指肠芯片、Caco-2 芯片，以及成人组织表达资料。
- 研究结果
- 十二指肠芯片基础 CYP3A4 活性约为 55.6 pmol/min/mg；利福平与维生素 D 代谢物分别使酶活性升至溶剂对照的约 3.9 倍和 3.6 倍。Caco-2 对维生素 D 的 mRNA 反应未伴随同样的酶活性变化。
适用条件与研究局限
- Caco-2 中维生素 D 代谢物引起 mRNA 升高，但蛋白和酶活性未相应增加。
- 诱导实验集中在两种处理，未建立广泛临床药物相互作用预测集。
- 培养阶段与代谢活性测试使用不同流速；转录组组织参照的样本数与供者数分别计数。
来源与原文
- Duodenum Intestine-Chip for preclinical drug assessment in a human relevant model.原始研究 · eLife · 2020-01-14