资料来源:ACS应用材料与接口(2024)

一种由肝细胞和合成纳米支架制成的实验室培养的迷你肝脏模型在模拟肝脏方面显示出了效果，这有望为药物测试提供一种新的、更有效的方法，这种方法比动物测试更合乎道德。

这个迷你肝脏模型是在Bahijja Raimi-Abraham博士的实验室创造的，它使用了一种将肝细胞与合成支架结合在一起的新方法。这些迷你肝脏，或3D肝球体，被设计成比传统的2D细胞培养模型更准确地模拟人类肝脏的结构和功能。这种方法为临床前药物筛选和毒性试验提供了一种有希望的替代动物模型。

“这项研究标志着追求道德和有效的药物测试方法的一个重要里程碑。通过精确复制人类肝脏功能，我们实验室培养的迷你肝脏模型不仅解决了与动物试验相关的伦理问题，而且为评估药物安全性和有效性提供了更可靠的平台，”药剂学高级讲师Raimi-Abraham博士说。

几十年来，药物发现研究一直使用动物模型来测试新候选药物的安全性。然而，动物模型带来了重大的伦理问题和实践挑战，包括动物和人类之间的生理差异、高成本和组织可用性。因此，人们对开发非动物测试方法越来越感兴趣，其中之一是使用实验室培养的人类细胞模型。

肝脏作为药物代谢的主要部位，在药物开发中起着至关重要的作用。然而，药物性肝损伤(DILI)是一个关键的障碍，因为代谢反应可能导致毒副作用。这可能导致急性肝功能衰竭，是临床试验期间停药的一个常见因素。

纳米纤维的表征

为了克服这一障碍，雷米-亚伯拉罕博士的团队设计了一种新的实验室培养的迷你肝脏模型，该模型由肝细胞和合成纳米支架组成，可以有效地模仿肝细胞进行药物测试。合成纳米支架的构建是为了为肝细胞提供支撑结构，形成一种包含肝细胞和连接纳米支架的“细胞汤”。

他们的研究结果发表在ACS应用材料与界面杂志上，强调了新型实验室培养的迷你肝脏的成功，它展示了优越的细胞组装和肝脏复制。进一步的分析表明，与其他没有使用纳米支架的迷你肝脏模型相比，这些模型表现出更强的药物代谢能力。

这表明，新的实验室培养的迷你肝脏模型有可能取代动物试验进行药物筛选。通过解决动物模型的伦理和实践问题，包括生理差异、相关的高成本和有限的组织可用性，这种创新的方法显示出作为更准确和更道德的替代方案的巨大潜力。

“这项研究代表了我博士生涯中的一个关键时刻，既给我带来了深刻的成就感，也让我看到了生物医学创新的未来。开发迷你肝脏模型不仅证明了纳米技术在推进医学研究方面的潜力，而且在克服复杂的科学挑战方面也取得了非常有益的经验，”中国国家留学基金委博士研究员、国王学院的吴丽娜说。

为了回应伦理问题，包括美国食品和药物管理局(FDA)和药品和保健产品监管局(MHRA)在内的医疗监管机构提倡在药物发现和开发中增加非动物模型的使用。FDA现代化法案2.0现在允许在药物和生物产品应用中替代动物试验。Bahijja Raimi-Abraham博士和她的团队认为，他们在实验室培养的迷你肝脏代表了这一转变的关键一步。

除了迷你肝脏模型，Raimi-Abraham实验室的目标是应用他们的纳米支架技术开发其他器官模型，并创建与微生物集成的迷你器官模型，以模拟特定的传染病，如疟疾。进一步的研究还将更密切地关注纳米支架用于支持模型内细胞的分子机制。