分别供氧的肝肾血管微组织药物损伤评价
闭环平台独立监测和调节三条微组织支路的氧，用对乙酰氨基酚（acetaminophen，APAP）暴露比较存活和功能变化。
用途与模型
- 研究用途
- 评价不同氧环境下对乙酰氨基酚暴露的肝、肾及血管细胞损伤。
- 模型与细胞来源
- 三维水凝胶中的人 HepG2/C3A 肝癌细胞系、人 HK-2 近端肾小管细胞系及人脐静脉内皮细胞（human umbilical vein endothelial cells，HUVECs）；三支路并联。
- 方法版本
- 2024 年原始研究版本
- 实验形式
- 闭环模块化芯片，光学氧监测、增氧/降氧与自动反馈；实际控制范围 4%–20%。
材料与平台
- 肝与肾模型
- 肝模型采用人肝癌细胞系 HepG2/C3A，肾模型采用人近端肾小管细胞系 HK-2。
- 血管模型
- HUVECs 来自人脐静脉内皮；论文用这类细胞构建血管微组织。
- 测试药物
- 所测 APAP 体外暴露浓度为 5 mmol/L，药物损伤评价最长 7 天。
测量指标与分析
- 微组织存活及增殖。
- 肝白蛋白、肾损伤分子 1（kidney injury molecule-1，KIM-1）和血管内皮素 1（endothelin 1，ET-1）分泌。
- 缺氧、糖代谢和葡萄糖转运相关基因的表达。
- 各支路实时氧水平。
比较静态培养、独立芯片与并联系统，以及不同氧条件；图 6–7 标注 n=3，重复类别未说明。
研究设计与结果
方法可行性研究
- 研究设计
- 分别对肝和血管用 13% 氧、肾用 5% 氧的原型培养，与统一 5/13/20% 氧的配置和无药参照比较。
- 测试范围
- 图 6–7 标注 n=3，重复类别未说明。
- 参照体系
- 无 APAP 参照、静态培养和独立芯片；统一环境氧的并联系统比较。
- 研究结果
- 肝微组织第 7 天存活率为 94%，与静态培养的 95% 及独立芯片的 92% 无显著差异。APAP 暴露后，并联肝微组织的白蛋白产量在 13% 氧条件下下降约 93%，在 5% 和 20% 氧条件下分别下降约 92% 和 93%。
适用条件与研究局限
- 结果限于所用细胞系、氧条件和 APAP 暴露的原型可行性比较。
- 三种组织并联，未复现跨器官互作；较大培养液体积会稀释旁分泌信号。
- 功能与代谢指标需要取样，尚未实现原位测量。
来源与原文
- A closed-loop modular multiorgan-on-chips platform for self-sustaining and tightly controlled oxygenation.原始研究 · Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America · 2024-11-14