基因编辑 Caco-2/HepG2 肠–肝芯片的通透与代谢测量
在肠侧与肝侧分别培养代谢相关基因编辑的 Caco-2 与 HepG2，药物试验时启用摇台往返流动，定量 6 种母药及 4 种相应产物，并以细胞色素 P450 3A4（CYP3A4）抑制剂检查三唑仑转化。
用途与模型
- 研究用途
- 联合研究药物跨上皮转移、代谢产物生成和酶抑制效应。
- 模型与细胞来源
- Caco-2 导入 CYP3A4、POR、UGT1A1、CES2 并敲除 CES1；HepG2 导入 CYP3A4、POR、UGT1A1、CYP1A2、CYP2C19、CYP2C9、CYP2D6。
- 方法版本
- 2025 年编辑细胞联合芯片及酶抑制剂比较版本
- 实验形式
- 双通道聚二甲基硅氧烷（PDMS）芯片以 3 μm 孔径膜分隔；肠侧先培养 10 天，肝侧接种后继续 4 天；仅药物测试期间 0.1 周期/分钟摇台流动。
材料与平台
- 母药与采样
- 上侧分别加入对乙酰氨基酚、咖啡因、三唑仑、双氯芬酸各 10 μM，布福洛尔或普萘洛尔各 1 μM；2/4/24/48 小时采两侧培养液。
- 酶抑制
- 伊曲康唑或佛手柑素各 10 μM，肠侧预处理 24 小时后测 10 μM 三唑仑的母药与 α-羟基产物。
- 检测与吸附参照
- 液相色谱–串联质谱；空载 PDMS 芯片与聚苯乙烯孔板的药物吸附比较；屏障荧光示踪物和标志染色。
测量指标与分析
- 两通道母药浓度
- α-羟基三唑仑
- 4-羟基双氯芬酸
- 1-羟基布福洛尔
- 去异丙基普萘洛尔
- 荧光示踪物通透
- 细胞代谢相关基因
比较编辑/未编辑与流动/静态条件，并用空载装置评估吸附；按通道和时间同时评价母药与产物，对抑制剂干预比较其配对变化。
研究设计与结果
实验条件比较
- 研究设计
- 6 种药物分别用于静态/流动、编辑/未编辑芯片，另以 2 种 CYP3A4 抑制剂测试三唑仑。
- 测试范围
- 母药与产物 Fig3/4 为每条件 4 个芯片，抑制剂 Fig5 为 3 个芯片。
- 参照体系
- 未编辑 Caco-2/HepG2、静态芯片、无抑制剂组和空载装置。
- 研究结果
- 流动编辑芯片中的 4 种代谢产物高于流动未编辑参照；双氯芬酸母药无显著编辑组差别。两抑制剂均增加三唑仑母药并降低 α-羟基产物。
适用条件与研究局限
- 三唑仑、布福洛尔和普萘洛尔有明显 PDMS 吸附，影响定量。
- 肝侧为部分汇合 HepG2 细胞层；培养时未持续流动。
- 共同培养未显著提高代谢相关基因表达；部分产物的静态/流动趋势不同。
- 最长 48 小时与装置表面积不同于人体口服过程，临床定量暴露预测尚未建立。
来源与原文
- Genome edited intestine liver on a chip system for integrated intestinal hepatic drug absorption and metabolism evaluation原始研究 · Scientific Reports · 2025-11-04