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本文概况

了解CN Bio的PhysioMimix微流控器官芯片系统如何提供肝脏MPS DILI检测，从而促进在东说念主类、大鼠和犬模子中进行体外肝毒性测试，并增强您在临床前预测药物性肝毁感冒险的才气。

您将获取：一份实用且数据丰富的转头，概述了PhysioMimix东说念主类、大鼠和犬肝细胞微组织的培养、浮松和用于预测体内安全性概况的轨范——包括检测时期表、至极（LDH、ALT、尿素、白卵白）以及与已开辟的DILI品级的跨物种比较。上海曼博生物可提供器官芯片/类器官关系时间维持，如有需要迎接野心。

5个跨物种药物性肝毁伤检测的重要要点：

有活性且具有功能性的东说念主类和动物肝脏MPS可握续长达14天； 预测胆汁酸和线粒体功能贬抑； 长远揭示物种间各异的机制，有助于减少药物毒性误判或无理分类（misclassification）； 增强对MPS的信心，从而优化非临床磋商中的动物物种聘用、减少无须要的动物使用，并更准确地预测东说念主体反应； 一种稳健且快速的轨范，用于评估存在冲破的动物安全性磋商数据，以判断哪种动物模子的恶果最逼近相应的东说念主体结局。张开剩余94%一、小序

药物性肝毁伤（Drug-Induced Liver Injury, DILI）是药物研发中濒临的一项首要挑战，亦然人人范围内导致急性肝阑珊（Acute Liver Failure, ALF）的主要原因之一。DILI 在临床试验后期失败、上市后撤市以及药物发现阶段化合物淘汰中占据了颠倒大的比例¹。因此，摄取粗糙提供与东说念主类关悉数据并揭示毒性机制的体外模子，已成为药企的策略重心。

近期监管环境发生昭着退换——尤其是好意思国食物药品监督处理局（FDA）和英国政府接踵发布道路图，旨在通过加多对新轨范学（New Approach Methodologies, NAMs）的应用来减少动物实验——这进一步强化了对更具可革新性和复杂性的模子的需求，以更准确地预测体内磋商恶果及东说念主体反应²。

传统的非临床模子在预测与东说念主类关系的肝毒性方面频频存在不及。尽管动物模子可在一定进度上预示药物在临床磋商中的毒性恶果，但东说念主类、啮齿类动物和犬类在生物学上的昭着各异照旧难以栽植的贬抑。举例，某些药物在动物磋商中被无理地象征为DILI阳性，从而导致可能具有变革性疗效的疗法无法惠及患者；反之，一些在动物中被以为安全的药物却在东说念主体中确认出严重肝毒性。这一问题已通过多起上市后因患者出现肝毁伤症状而被动调回药物的案例得到印证，其中曲格列酮（troglitazone）等于一个广为东说念主知的例子³。

鉴于这种公认的可革新性残障，FDA与IQ微生理系统（MPS）定约已建议开发基于动物的肝脏模子，以弥合现存差距，并增强对NAMs预测才气的信心²。

此前，咱们已讲解注解PhysioMimix东说念主源DILI检测在评估器具化合物安全性排序及绘图不良结局通路（Adverse Outcome Pathways）方面的实用性与预测才气⁴。在此，咱们进一步展示了PhysioMimix系统的适合性：该系统可在Liver-12+微孔板（货号：MPS-LC12）中告成培养并督察原代大鼠和犬肝细胞，造成微组织并褂讪督察长达14天。此外，咱们登第三组器具化合物应用于这些非临床动物模子，以评估其模拟和预测相应物种体内安全性特征的才气。

二、磋商标的 讲解注解可在 PhysioMimix Liver-12+ 微孔板中培养具有功能活性的大鼠和犬原代肝细胞，并督察长达14天的培养。 讲解注解基于大鼠和犬肝脏构建的微生理系统（Microphysiological System, MPS）粗糙针对一组涵盖从重度到轻度肝毒性的六对化合物，生成与体内关系、高内涵的数据（包括七个至极目的的IC:50剂量–反应弧线）。三、材料与轨范

1.原代细胞培养与药物处理

本实验摄取PhysioMimix跨物种DILI检测轨范进行。冻存的大鼠或犬原代肝细胞购自Primacyt或BioIVT公司。细胞使用动物肝脏接种培养基（Animal Liver Seeding Media）接种至PhysioMimix多芯片Liver-12+（MPS-LC12）微孔板中。随后，按照标准的动物DILI检测决策，将细胞置于PhysioMimix中枢系统中，在动物肝脏督察培养基（Animal Liver Maintenance Media）中培养8天。

在培养第4天，对肝微组织的功能性和组织健康景象进行质控评估（检测目的包括乳酸脱氢酶LDH、尿素和白卵白）。随后，对肝MPS微组织施加测试化合物，每种化合物缔造七个浓度梯度，逐日给药一次，连气儿给药4天。溶剂对照组为0.3% DMSO。处理组与未处理对照组在Multi-chip Liver-12+板上马上散播，每种实验要求均设3个叠加。

2.肝微组织的功能评估

在接种后第4天，通过网罗培养上清液对肝 MPS 微组织进行质控检测。

细胞毒性通过Cytotox 96非辐射性细胞毒性检测试剂盒（Promega，货号 G1780）测定LDH开释量，分别在给药前后进行评估； 尿素开释量摄取QuantiChrom尿素检测试剂盒（BioAssay Systems，货号 DIUR-100）进行测定； 白卵白抒发水平则分别使用犬白卵白ELISA试剂盒（Abcam）或大鼠白卵白ELISA试剂盒（Abcam）进行定量。

各目的均在培养第4、6和8天按供应商讲解书进行检测。

3.数据分析

统计分析及图表绘图使用 GraphPad Prism 10 软件完成。数据以每次实验的均值 ± 标准差（SD）透露。统计学分析摄取单因素方差分析（one-way ANOVA on ranks）。显耀性水平界说如下：* 透露 P < 0.05；** 透露 P < 0.01；*** 透露 P < 0.001；**** 透露 P < 0.0001（摄取范围考试法）。

四、恶果

1.PhysioMimix微流控器官芯片系统维持构建3D动物肝脏微组织。

图1：PhysioMimix微流控器官芯片系统维持构建3D动物肝脏微组织。

A) PhysioMimix微生理系统硬件构成，包括戒指器（Controller）、对接站（Docking Station）和单器官驱动模块（Single-Organ Drivers）。

B) 微孔横截面透露图，展示通过小型泵完竣留神流动，使3D肝微组织在支架上获取握续的流体供应。

C) PhysioMimix Multi-chip Liver-12+微孔板透露图，其摄取绽放式孔遐想，可在工程化支架上以3D边幅培养原代东说念主、大鼠或犬肝细胞。

D) 标准跨物种DILI检测的实验时期线。通过在肝脏MPS中培养原代大鼠或犬肝细胞构建微组织，用于评估药物性肝毁伤（DILI）。图中展示了代表性显微相片。

2.期骗PhysioMimix微流控器官芯片系统及优化培养基，大鼠和犬肝细胞可督察活力与功能长达14天。

在接种后第4天，通过网罗培养上清液对肝 MPS 微组织进行质控检测。

图2：期骗PhysioMimix微流控器官芯片系统及优化培养基，大鼠和犬肝细胞可督察活力与功能长达14天。

A) 表1：文件报说念的东说念主、犬和大鼠血液中白卵白与尿素的平均浓度，以及肝脏总质地与每克肝组织中的细胞数目；表2：基于每克肝脏中平均细胞数目，狡计得出的大鼠、犬和东说念主肝脏白卵白与尿素的表面产量。

B) 在PhysioMimix Multi-chip Liver-12+微孔板中，东说念主、大鼠和犬肝细胞在8天培养时间的LDH（乳酸脱氢酶）、尿素和白卵白水平变化。

C) CNBio优化培养基与市售生意培养基的对比：在PhysioMimixMulti-chip Liver-12+微孔板中，使用大鼠和犬肝细胞培养14天时间，重要生物记号物（如白卵白和尿素）的变化趋势比较。

3.大鼠MPS通过白卵白减少和ALT升高预测曲格列酮的肝毒性。

图3：大鼠MPS通过白卵白减少和ALT升高预测曲格列酮的肝毒性。

使用原代大鼠（左）和犬（右）肝细胞构建的肝脏MPS模子，对高DILI风险药物曲格列酮（粉色）与低DILI风险药物吡格列酮（蓝色）进行DILI特征评估，检测目的包括细胞活力（LDH、ALT）和肝功能（尿素、白卵白）。

肝脏微组织在MPS中流露于曲格列酮或吡格列酮96小时。整个至极数据均来自兼并批肝脏MPS培养物。

图中数据为均值±标准差（SD），n=3，各类本均网罗自给药后48小时。

表1：曲格列酮（troglitazone）与吡格列酮（pioglitazone）在大鼠、犬和东说念主肝脏MPS微组织中的IC:50值。

跨物种肝脏微组织在MPS中流露于曲格列酮和吡格列酮96小时。数据起首于七点浓度梯度的剂量–反应弧线，每个浓度设三个叠加（N=3）。曲格列酮和吡格列酮的最高测试浓度均为300µM。

4. 大鼠MPS通过白卵白水平下跌预测奈法唑酮的肝毒性风险。

在接种后第4天，通过网罗培养上清液对肝 MPS 微组织进行质控检测。

图4：大鼠MPS通过白卵白水平下跌预测奈法唑酮的肝毒性风险。

使用原代大鼠（左）和犬（右）肝细胞构建的肝脏MPS模子，对高DILI风险药物奈法唑酮（粉色）与低DILI风险药物丁螺环酮（蓝色）进行DILI特征评估，检测目的包括细胞活力（LDH、ALT）和肝功能（尿素、白卵白）。肝脏微组织在MPS中流露于奈法唑酮或丁螺环酮96小时。整个至极数据均来自兼并批肝脏MPS培养物。

图中数据为均值±标准差（SD），n=3，整个样本均网罗自给药后48小时。

表2：奈法唑酮（nefazodone）和丁螺环酮（buspirone）在3D大鼠、犬和东说念主肝脏MPS微组织中的毒性。

5.大鼠和犬MPS均能通过白卵白、LDH和ALT的变化预测托卡一又的肝毒性。

图5：大鼠和犬MPS均能通过白卵白、LDH和ALT的变化预测托卡一又的肝毒性。

使用原代大鼠（左）和犬（右）肝细胞构建的肝脏MPS模子，对高DILI风险药物托卡一又（粉色）与低DILI风险药物恩他卡一又（蓝色）进行DILI特征评估，检测目的包括细胞活力（LDH、ALT）和肝功能（尿素、白卵白）。肝脏微组织在MPS中流露于托卡一又或恩他卡一又96小时。整个至极数据均来自兼并批肝脏MPS培养物。图中数据为均值±标准差（SD），n=3，各类本均网罗自给药后48小时。

表3：托卡一又（tolcapone）与恩他卡一又（entacapone）在3D大鼠、犬和东说念主肝脏MPS微组织中的毒性。

托卡一又（tolcapone）与恩他卡一又（entacapone）在3D大鼠、犬和东说念主肝脏MPS微组织中的毒性。动物源肝脏微组织在MPS中流露于托卡一又和恩他卡一又96小时。数据起首于七点浓度梯度的剂量–反应弧线，每个浓度设三个叠加（N=3）。托卡一又和恩他卡一又的最高测试浓度均为300µM。

五、筹商

在临床试验前了解药物的风险特征关于确保患者安全很伏击。大大量候选药物的安全评估仍然依赖于使用两种动物物种进行测试，然后才气启动初次东说念主体试验。关联词，由于坚强到动物模子在某些情况下枯竭预测性，尤其是关于高度针对东说念主类的新药方式（细胞调理、小核酸、抗体等疗法），东说念主们越来越倾向于摄取如MPS这么的新轨范（NAMs）。

FDA和IQ MPS定约均强调了动物MPS当作体外到体表里推（IVIVE）开辟信心的伏击器具的作用，以及它当作一种简约和减少体内实验的轨范的伏击性。通过将动物MPS数据与现存的体内数据进行比较，不错径直对比以展示其可革新性，并增强对东说念主类MPS数据到临床应用的信心。这进一步增强了从东说念主类MPS到临床革新的信心。此外，在进行司法要求的非临床磋商之前，同期使用动物肝脏MPS和东说念主类肝脏MPS不错事前领略物种间的反应各异，明确哪种测试物种更接近东说念主类反应。这些早期的跨物种体外比较因此最小化了无理禀报和无须要的动物使用的风险。

在本磋商中，咱们展示了PhysioMimix犬、大鼠肝脏MPS模子过甚预测体内DILI风险的才气。基于文件报说念的大鼠和犬肝脏分量、尿素和白卵白生成的平均值，算计了每种物种每个肝脏中的细胞数目，并狡计出总细胞数对应的卵白质地来得出东说念主与大鼠/犬的比例（图2A）。

培养时，犬白卵白抒发水平昭着低于大鼠和东说念主类（图2B）。粗造狡计炫耀，尽管犬肝脏中细胞数目加多，但功能抒发和输出并不比大鼠和东说念主类有显耀不同。因此，在相通细胞数接种的情况下，犬肝细胞产生的功能性象征物低于东说念主类或大鼠是预期的恶果。对此不雅察的进一步磋商及与细胞供应商的筹商正在进行中。

在留神要求下，两种肝细胞模子比较静态培养炫耀出增强的寿命和功能——督察LDH、尿素和白卵白抒发长达14天的培养期（图2B）。进一步优化培养基要素后，组织能在14天内保握高超状态，而商用培养基则未能维持一致的培养（图2C）。

使用IQ MPS定约设定的已知DILI阳性和阴性化合物对模子进行了考证。举例，曲格列酮（DILI品级=8）是一个因严重肝毒性而在上市后撤市的药物的例子。在最近的一篇综述中，审查了体内模子预测曲格列酮毒性的才气。在审查的42项磋商中，莫得一项生物记号物分析炫耀出热烈的风险预警。大鼠ALT、AST、胆红素和肝脏分量的数据概略情。仅ALP在两项磋商中炫耀出剂量-反应关系。

在咱们的磋商中，大鼠肝脏MPS微组织在给药48小时后对曲格列酮产生了急性毒性反应，确以为LDH和ALT开释渺小加多以及尿素产量减少。在较高浓度下还不雅察到了白卵白开释显zhu减少。关联词，由于之前的体内磋商未禀报白卵白开释情况，因此无法径直比较这些恶果（图3）。尽管如斯，这突显了MPS在访谒特别敏锐功能象征物方面的效力，以便提供更全面的概述。关于新式调理化合物，这些初步想法可用于更好地指示罢手/赓续决策，减弱化合物聘用范围或变嫌体内磋商遐想以裁减误分类风险。

本磋商的恶果反应了已发表的体内动物磋商发现，即狗未禀报曲格列酮的DILI后劲，但在大鼠中暴戾了潜在的毒性风险。当比较曲格列酮在两种测试物种中的IC50值与先前获取的东说念主类肝脏MPS值时，不雅察到一些功能性的大鼠（而非狗）具有相似的IC50值，将曲格列酮象征为DILI阳性化合物。吡格列酮（DILI品级=3）的IC50值在大鼠或犬肝脏MPS物种中无法详情，也未在先前的东说念主类肝脏MPS DILI检测中出现，这反应了体内不雅察到的情况过甚安全的DILI品级状态（表1）。

动物模子频频难以准确捕捉由胆汁酸合成或输送强大引起的药物交流肝毁伤（DILI），这是由于不同物种之间产生的和代谢的胆汁酸类型以及胆汁酸转运卵白抒发和功能上的各异所致。曲格列酮肝毒性的重要机制之一是其代谢产物曲格列酮硫酸盐遏制胆盐输出泵（BSEP）。雷同地，奈法唑酮（DILI品级=8）肝毒性的机制归因于成例胆汁酸输送的中断以及线粒体毒性。磋商标明，Sprague-Dawley大鼠模子粗糙检测出血清胆汁酸浓度的瞬时变化，但此前发布的数据变化很大。在分离的大鼠肝线粒体中，奈法唑酮显zhu遏制呼吸作用。其结构相似的对应物丁螺环酮（DILI品级=3），通过作用于多巴胺和血清素受体用于一般抗心焦调理，被讲解注解在这两个案例中王人是安全的。

在咱们的大鼠MPS磋商中，通过白卵白抒发减少和尿素产量下跌识别了奈法唑酮引起的急性肝毒性，然而其他象征物未能明晰地永别该药物为DILI阳性。在丁螺环酮的情况下，功能性象征物不受DILI阴性化合物的影响（图4-大鼠）。犬肝脏功能测试禀报指出，在存在奈法唑酮时白卵白抒发减少且ALT水平略有加多，而丁螺环酮跟着浓度加多反而裁减了ALT水平（图4-犬）。

大鼠IC50值关于白卵白和尿素，但不是LDH和ALT，与之前使用东说念主类肝脏MPS获取的数据颠倒，但与犬比较有很大各异（表2）。这标明，这两种模子王人无法像东说念主类模子那样捕捉到奈法唑酮严重的肝毒性事件。道理的是，大鼠MPS模子粗糙捕捉到随浓度加多的肝细胞功能变化。

托卡一又（DILI品级=8）和恩他卡一又（DILI品级=0）所以往用于帕金森病调理的儿茶酚-O-甲基革新酶（COMT）遏制剂。托卡一又因导致数例严重肝毒性事件而从市集上裁撤。在狗、大鼠或小鼠的临床前测试中未检测到肝脏功能贬抑。关联词，随后的磋商标明，Sprague-Dawley大鼠中托卡一又而非恩他卡一又引起的肝毒性机制上与ATP/ADP比率的线粒体禁锢关系。

在咱们的DILI检测中，托卡一又在大鼠肝脏MPS中确认出急性毒性反应，确以为剂量依赖性加多的LDH和ALT以及在较高浓度下白卵白产量减少。恩他卡一又在临床上关系的浓度范围内莫得引起功能性象征物的变化（图5-大鼠）。流露于托卡一又会导致犬肝脏微组织中白卵白抒发减少和ALT抒发加多，而其他象征物保握不变。恩他卡一又在较高浓度下引起犬ALT抒发渺小加多，但不影响其他功能性象征物（图5-犬）。

狡计了托卡一又和恩他卡一又的IC50值并与先前使用东说念主类MPS模子获取的DILI数据进行了比较。恶果炫耀，大鼠MPS炫耀出与东说念主类相似但略低的IC50值（表3）。这标明诚然大鼠模子可能粗糙象征化合物毒性，但剂量范围可能与东说念主类患者不同，突显了将动物模子数据革新为临床应用的挑战。

总的来说，从跨物种体外DILI检测中测试的六种化合物获取的数据突显了这些轨范识别物种间各异的才气。在体内测试前使用跨物种检测不错使磋商东说念主员通过摒除那些在临床前测试物种和东说念主类中被视为潜在风险的化合物来减弱化合物聘用范围，从而最小化并保护动物的使用。关于被以为在物种间安全的化合物，不错给以更大的信心干涉非临床测试。这些跨物种检测可用于简约并更好地指示动物安全性磋商前的物种聘用。举例，如若一个候选药物在东说念主类和犬MPS中炫耀出安全性，但在大鼠中不安全，则不错进一步洽商非临床物种的聘用。这类检测所产出数据的高内涵属性，进一步助力优化非临床磋商遐想，包括纳入更多生物记号物，从而更长远地揭示潜在毒性机制。

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拓展阅读 CN Bio：一家经好意思国FDA考证过的微流控器官芯片系统供应商 英国算计打算加速淘汰动物实验，转而摄取替代轨范参考集中 Fogel, D. B. Factors associated with clinical trials that fail and opportunities for improving the likelihood of success: A review. Contemporary Clinical Trials Communications vol. 11 156–164 Preprint at (2018). FDA. Roadmap to Reducing Animal Testing in Preclinical Safety Studies. FDA vol. 46 1–11 (2025). Watkins, P. B. & Ehitcomb, R. W. Hepatic Dysfunction Associated with Troglitazone. N Engl J Med 338, 916–917 (1998). Novac, O. et al. Human Liver Microphysiological System for Assessing Drug_x0002_Induced Liver Toxicity In Vitro. Journal of Visualized Experiments 2022, (2022). Baudy, A. R. et al. Liver microphysiological systems development guidelines for safety risk assessment in the pharmaceutical industry. Lab on a Chip vol. 20215–225 Preprint at (2020). Dirven, H. et al. Performance ofpreclinical models in predicting drug-induced liver injury in humans: asystematic review. Sci Rep 11, (2021). Dragovic, S. et al. Evidence-based selection of training compounds for use in the mechanism-based integrated prediction of drug-induced liver injury in man. Archives of Toxicology vol. 90 2979–3003 Preprint at (2016). Kostrubsky, S. E. et al. Inhibition of hepatobiliary transport as a predictive method for clinical hepatotoxicity of nefazodone. Toxicological Sciences 90, 451–459 (2006). Dykens, J. A. et al. In vitroassessment of mitochondrial dysfunction and cytotoxicity of nefazodone,trazodone, and buspirone. Toxicological Sciences 103, 335–345 (2008). Olanow, C. W. & Panel, T. A. Tolcapone and Hepatotoxic Effects. Haasio, K., Nissinen, E., Sopanen, L. & Heinonen, E. H.Different toxicological profile of two COMT inhibitors in vivo: The role ofuncoupling effects. J Neural Transm 109, 1391–1401 (2002). Haasio, K., Sopanen, L., Vaalavirta, L., Lindén,I.-B. & Heinonen, E. H. Comparative Toxicological Study on the HepaticSafety of Entacapone and Tolcapone in the Rat. J Neural Transm vol. 108 (2001).发布于：上海市