肝—心—肺循环芯片的药物代谢与跨组织毒性比较
将肝、心、肺模块连接后，以心肌搏动、蛋白分泌和药物代谢物评价跨组织反应。
用途与模型
- 研究用途
- 观察肝代谢及肺炎症相关信号对下游心肌药物反应的影响。
- 模型与细胞来源
- 原代人肝细胞、肝星状细胞及 Kupffer 细胞；人诱导多能干细胞（iPSC）来源心肌细胞和成纤维细胞；分层肺内皮、间质及支气管上皮细胞。
- 方法版本
- 2017 年球状肝/心组织及分层肺模块版本
- 实验形式
- 模块化循环；10 μL/min；摄像头及 MATLAB 分析心肌搏动。
材料与平台
- 组织组成
- 肝球状体细胞比 80:10:10；心肌球状体含 10% 成纤维细胞；肺模块分层形成气液界面。
- 肝—心药物
- 0.1 μM 普萘洛尔先在肝或空模块孵育，连接后再加 0.5 μM 肾上腺素；单药预孵育 1 小时，组合实验 18 小时。
- 三组织药物
- 系统运行 9 天；第 3 天加 10 μg/mL 博来霉素；第 9 天测搏动和活/死染色。
- 代谢与分泌
- LC-MS 比较 0/48 小时普萘洛尔及代谢物；培养液测 IL-8、IL-1β 及组织功能蛋白。
测量指标与分析
- 心肌搏动频率
- 活/死染色
- 普萘洛尔及结合代谢物
- 白蛋白和尿素
- IL-8 和 IL-1β
分别比较单组织、两组织和三组织系统，再结合培养液中药物含量、分泌蛋白和心肌搏动结果分析组织间作用。
研究设计与结果
盲法比较研究
- 研究设计
- 平台随机分组，以编号标记开展实验及初始分析，随后揭示组别并合并数据；分别比较药物组与对应单组织或空模块对照。
- 测试范围
- 对乙酰氨基酚试验每组 6 个肝组织平台；三组织博来霉素试验每组 4 个平台。
- 参照体系
- 心肌单独/肝—心/二维肝替换；三组织不加药、博来霉素及单心肌药物组。
- 研究结果
- 肝组织改变普萘洛尔阻断反应；博来霉素使三组织心肌停止搏动而单心肌未停止。
适用条件与研究局限
- 使用商业细胞材料，个体患者反应未单独研究。
- 当前通量有限，药代动力学分析仅覆盖本研究测量的药物与代谢物。
- 论文正文使用 0.5 μM 肾上腺素，图 3i 图注一处写 0.1 μM。
来源与原文
- Multi-tissue interactions in an integrated three-tissue organ-on-a-chip platform原始研究 · Scientific Reports · 2017-08-18