基于类器官3D培养和高内涵成像的药物肝毒性评价模型研究

本研究采用HepaRG细胞建立类器官(organoids) 3D培养模型,并结合高内涵成像技术建立药物肝毒性体外评价方法.通过氢化可的松和二甲基亚砜(DMSO)诱导,使HepaRG细胞分化为明显的肝细胞形态和胆管样结构,并诱导药物代谢酶、药物转运体、核受体及肝细胞特异标志性分子白蛋白(ALB)等相关基因的表达,形成稳定的模拟肝脏功能的类器官体外评价模型;采用高内涵成像技术,通过荧光染料进行特异性、多靶点染色,从类器官球体表型、活/死细胞数量、线粒体膜电位(MMP)和细胞内活性氧(ROS)评价药物肝毒性.结果表明,采用HepaRG细胞建立的类器官体外评价模型可以准确地评价肝毒性阳性对照药胺碘酮(amiodarone, AMD)、环孢霉素(cyclosporin,CSp)及阴性对照药阿司匹林(aspirin,ASP)的毒性差异:其中AMD和CSP均浓度依赖地导致类器官球体的总细胞数和活细胞数下降,并且AMD浓度超过50 μmol·L-1时,还导致类器官球体中死细胞数急剧增多,而ASP对类器官无明显损伤作用;AMD和CSP均浓度依赖地导致MMP下降和ROS水平增高,且AMD的作用强度大于CSP,而ASP对类器官无明显损伤作用.综上,HepaRG细胞建立的类器官高内涵成像评价方法可用于药物肝毒性的体外评价,并且具有多靶标高通量、结果直观且可定量等优势.