藥物性肝損傷可引起嚴重的急慢性肝病 [1-2]。約22%的臨床試驗失敗和32%的治療藥物市場下架與之相關[3-4]。由于其通常在臨床試驗或上市后才被發現，這無疑增加了臨床試驗參與者的風險，也增加了藥物開發的經濟負擔。
目前，臨床前的藥物肝毒性評價主要借助于原代人源肝細胞。這類細胞雖然保留了肝細胞功能，但代謝能力大大減弱，且來源于新鮮和冷凍保存樣本的細胞間差異很大，限制了其在藥物性肝損傷風險的大規模篩查[5-6]。
為應對這一挑戰，研究人員使用人類肝臟類器官對體外模擬藥物性肝損傷以及進行高通量篩選的可行性進行探究。這種肝臟類器官兼具肝細胞樣細胞和非實質樣細胞[7]。通過集成生物標志物/分析物檢測、高內涵成像表型和單細胞RNA測序，本研究提供了一個全面的藥物性肝損傷解析平臺，它不僅能夠在384孔板體系下實現藥物性肝損傷風險的快速篩查，同時也具有肝毒性誘發機理的評估潛力。
● 一、主要研究結果
1. 對3種不同來源的iPSC成功構建肝臟類器官，基于特異性標記蛋白HNF4A、α-SMA、CD68及單細胞測序，證實該類器官中存在肝實質樣細胞、星狀樣細胞與枯否樣細胞。
2. 在384孔板體系下使用這3種iPSC構建的肝臟類器官對12種肝毒性藥物進行測試，均呈現出高靈敏的細胞毒性，而永生化肝癌系Huh7和類器官分化前期的內胚層細胞均沒有響應。
3. 將肝臟類器官接種于雙室微流控芯片構建Patient-derived liver-on-chips (PaDLOC)，通過測定白蛋白的分泌、藥物代謝情況以及單細胞測序分析肝臟特異性標記物的變化，發現與平板培養體系相比，基于類器官的芯片系統可更好模擬肝臟功能及微環境。
以ALT、AST 及白蛋白的分泌為檢測指標，APAP 和 filauridine在PaDLOC中表現出明顯的肝損傷表型，而在原代人源肝細胞模型中白蛋白的分泌沒有顯著變化，提示PaDLOC對藥物性肝損傷的預測潛力。此外，在PaDLOC中對APAP 和 filauridine處理后的細胞核及脂質進行染色，表型有所差異，提示PaDLOCs可以捕獲藥物引起肝損傷的異質性。
4. inarigivir/tenofovir早期在原代人源肝細胞模型上未表現出肝毒性，但在2期臨床實驗中長期用藥后出現明顯肝損傷而被迫中止。將上述肝臟類器官平臺應用于inarigivir/tenofovir聯用療法的毒性檢測，結果顯示單藥治療在7天內沒有觀察到任何影響，聯合用藥后出現了明顯的肝毒性，與臨床觀測結果相符，證明了該平臺在預測藥物性肝損傷的應用價值。
參考資料：
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