四器官人源系统的细胞活性与组织功能检测
在共用培养液的肝、心肌、骨骼肌和神经模型中，分别测量代谢活性、分泌、电活动与收缩反应。
用途与模型
- 研究用途
- 在同一体外系统中比较药物对不同人源组织的影响，观察细胞代谢指标与组织功能变化是否一致。
- 模型与细胞来源
- HepG2/C3A 肝细胞系、人 iPSC 来源心肌细胞、人原代骨骼肌细胞和干细胞来源神经元/胶质细胞。
- 方法版本
- 2016 年重力驱动四组织循环培养版本
- 实验形式
- 约 4 mL 无血清培养液共用，重力驱动循环，8° 摇动、每分钟 2 次往复；第 5 天加药，第 7 天检测。
材料与平台
- 细胞与功能区室
- 四类细胞分置于相连区室；心肌与骨骼肌采用可测收缩的培养结构，神经细胞进行电生理检测。
- 测试化合物
- 多柔比星 5 μM、阿托伐他汀 100 μM、丙戊酸 2 mM、对乙酰氨基酚 5 mM、AMAP 5 mM；暴露 48 小时。
- 细胞与组织功能检测
- MTT、神经细胞形态与计数、白蛋白/尿素、心肌搏动及收缩力、骨骼肌收缩和神经细胞全细胞膜片钳。
测量指标与分析
- MTT 代谢活性与神经细胞数量
- 白蛋白和尿素分泌
- 心肌搏动频率与收缩
- 骨骼肌收缩反应
- 神经细胞电活动
分别比较各组织的 MTT 代谢活性、分泌、电活动与收缩指标，并以各自未处理条件为参照。研究至少开展 3 次独立实验，采用 Student t 检验，论文的显著性阈值为 p<0.1。
研究设计与结果
方法可行性研究
- 研究设计
- 验证四组织共培养和功能检测，再观察 5 种化合物引起的多组织反应。
- 测试范围
- 至少 3 次独立实验；长期培养观察至 14 天，药物实验为第 5–7 天的 48 小时暴露。
- 参照体系
- 各组织的未加药条件及不同化合物处理；AMAP 作为对乙酰氨基酚的异构体比较。
- 研究结果
- 多柔比星降低肝、心肌 MTT 信号和心肌搏动；丙戊酸条件下骨骼肌 MTT 未同样下降，但约 76% 的骨骼肌培养样本失去收缩。AMAP 未显示相同的肝 MTT 下降，却改变了心肌活性和搏动。
适用条件与研究局限
- 肝模型使用细胞系，各组织的细胞来源和成熟程度不同。
- 药物测试窗口为 48 小时，化合物集合仅 5 种；未建立广泛人体毒性预测集。
- 部分比较采用 p<0.1 阈值；神经模型对对乙酰氨基酚的反应仍需要更多重复实验。
来源与原文
- Multi-Organ toxicity demonstration in a functional human in vitro system composed of four organs.原始研究 · Scientific Reports · 2016-02-03