体外肝脏3D模型在药物肝毒性评价中的优势

摘要

目的：采用悬滴和凝胶支架技术建立肝脏体外3D模型,评价3D肝脏模型的肝脏功能相关指标与2D肝细胞培养的差异,并利用已建立的体外肝脏3D模型评价肝毒性药物,阐明体外肝脏3D模型在评价长期给药肝脏毒性的优势.rn 方法：首先利用光学显微镜和荧光显微镜对2％DMSO诱导HepaRG细胞分化成肝细胞和胆管细胞进行观察评价.利用悬滴技术和凝胶支架技术分别建立体外3D HepaRG肝脏培养体系,评价了白蛋白的表达和肝药酶P450中3A4在3D培养体系内的活性及活性维持时间.最后利用已建立的3D肝脏体系和HepaRG2D培养同时评价异烟肼和盐酸胺碘酮诱导的肝细胞凋亡(CCK-8法和测定ATP法)差异,利用体外3D肝脏评价多次体外给药诱导的肝细胞凋亡及乳酸脱氢酶(LDH)的变化.rn 结果：HepaRG细胞经过14天2%DMSO诱导后，可明显观察到肝细胞和胆管细胞混合，HepaRG细胞有较高的白蛋白表达并有胆管形成。悬滴板在接种5X105 HepaRG细胞悬滴4天后，可明显观察到球形肝脏细胞团，继续培养10天，悬滴3D肝脏体系白蛋白表达稳定，3A4的活性依然较高且明显高于2D培养的活性。利用凝胶支架建立的体外3D肝脏培养体系结果显示在接种5X105 HepaRG细胞一星期后就可以在支架内形成明显的细胞团，继续培养10天结果显示白蛋白表达稳定且培养10天后3A4的活性依然较高。最后利用已经建立的悬滴和支架3D肝脏评价异烟肼和盐酸胺碘酮的肝脏毒性。rn 结论：本实验成功建立了基于HepaRG肝细胞的悬滴和支架3D肝脏模型，3D模型可以长期培养并且有较高的白蛋白分泌水平和肝药酶活性。通过评价肝脏毒性阳性药发现，3D肝脏培训体系由于可以长期培养多次给药的特点，能更加准确的评价在2D培养体系下短时间给药无法表现出肝脏毒性。3D培养体系的细胞团模拟体内药物渗透过程，因此在3D体系下药物毒性评价与体内更为接近。综上所述，肝脏3D体外培养体系为合理评价药物肝脏毒性，特别是长期给药肝脏毒性提供了可能。