發布時間：2022/02/02 點擊數：522 關于(yu) NAFLD/NASH
非酒精性脂肪肝病 (NAFLD) 是(shi)全世界導致(zhi)慢性肝臟疾病的(de)最常見的(de)原因之一。在西方(fang)國(guo)家(jia)，它影響了約20-30％的(de)成年人。NAFLD 是在沒(mei)有過量飲酒的情況下(xia)，由于飲食和生活方式(shi)而導致的肝臟中(zhong)脂(zhi)肪堆積(ji)的一系列代(dai)謝性疾(ji)病。大(da)約有20％的(de)被診斷為NAFLD的人繼續發展為非酒精性(xing)脂肪性(xing)肝炎（NASH）， 伴(ban)隨(sui)著脂肪變性、炎癥、肝臟中免疫細胞的出現和胰島素抵抗相關（圖1）。如果不加以治療，NASH可能會進一(yi)步發展為(wei)肝硬(ying)化或肝癌，對此，肝移植是目前可能的治(zhi)療干預措施之(zhi)一(yi)（圖1）。
模(mo)擬NAFLD/NASH疾病(bing)生(sheng)理學(xue)
目前尚無批準用于(yu)NAFLD / NASH的(de)(de)療法(fa)。這(zhe)兩種(zhong)情(qing)況的(de)(de)臨床試驗(yan)都是資源(yuan)密集型的(de)(de)，需要大量的(de)(de)研究人(ren)員(yuan)和(he)多年的(de)(de)時間來全面評估(gu)藥物在患者(zhe)中的(de)(de)功效和(he)毒性。我們對NAFLD / NASH進展的(de)分子通路的(de)了解主(zhu)要(yao)依賴(lai)于體內小鼠模型。但(dan)是(shi)，當前的(de)任何小鼠模型都無法展示(shi)出NASH病(bing)理生理的(de)全方(fang)位。傳統(tong)的(de)離體培(pei)養原代人肝細(xi)胞(bao)一直具有挑戰(zhan)性，幾(ji)天(tian)后細(xi)胞(bao)就會失去表型(xing)和(he)功能。這將(jiang)NAFLD / NASH的體(ti)外研究局限于短期實(shi)驗，通常(chang)使用永(yong)生化(hua)的肝細(xi)胞系。
英國(guo)的CN Bio Innovations 公司利用了灌(guan)流(liu)的器官芯片（Organ-On-Chip ,OOC ）PhysioMimix 平(ping)臺(tai)開發了一種(zhong)創新的NAFLD/NASH 實驗模型。PhysioMimix OOC 可(ke)在一(yi)系列(lie)培(pei)養(yang)(yang)條(tiao)件下進(jin)行(xing)先進(jin)的長時間體外(wai)肝臟(zang)培(pei)養(yang)(yang)以及進(jin)行(xing)不(bu)同(tong)階段NAFLD/NASH疾(ji)病模型(xing)的構建(jian)。它利用CN Bio專有的肝芯(xin)片技術(shu)，可(ke)以在3D微組織結構中長(chang)期培養1個月以上的原代肝細胞。
圖2:人源體外OOC NASH模型建立(li)
A）體外模型使用PhysioMimix OOC細胞(bao)培養系統，B）開放的(de)孔板設計，用于在工程化的(de)支(zhi)架中進(jin)行原(yuan)代肝細胞的(de)3D培養(yang)。實驗過程中(zhong)，在支架上連續(xu)灌(guan)流細胞培養(yang)基，提供生物(wu)力學(xue)刺激，同時(shi)促進營養(yang)和氧氣(qi)的(de)循環供應(ying)。C）利用這一設置(zhi)可以通過(guo) 三種方法建立NASH模型：1）在高脂培養(yang)基中單獨培養(yang)PHH細胞(bao)（單一培(pei)養），產生(sheng)脂肪變性模(mo)型（Steatosis，無炎(yan)癥或纖維化）；2）在高脂培養基中同時培養PHH、HK和HSC（共(gong)培(pei)養），產生包(bao)括纖維化和炎癥的NASH表型；3）利用(yong)TGFbeta等外(wai)源因(yin)子可進(jin)一步增強(qiang)模(mo)型的(de)表型。PHH：Primary Human Hepatocyte，原代人肝臟細胞；HK:Human Kuffer，人枯否細胞; HSC: Hepatic stellate cells，肝星狀細(xi)胞
圖(tu)3:CN Bio NASH模(mo)型模(mo)擬臨床NASH表(biao)型(xing)
在低脂(zhi)和高脂(zhi)飲食調節下，肝細胞(bao)、Kupffer和(he)星狀(zhuang)細胞的培養(yang)物可培養(yang)長達4周。
3A. 低(di)脂和(he)高脂條件下的(de)脂肪含量通過顯微(wei)組(zu)織的(de)油(you)紅O染色測(ce)量，這也可以(yi)通過顯微鏡觀察；3B. 通過在510 nm處的(de)吸光度對(dui)脂肪含(han)量進行(xing)定量，并(bing)與總(zong)細胞(bao)蛋白相(xiang)比較以給出相(xiang)對(dui)脂肪含(han)量；3C. 在整個實驗過程中，可(ke)以(yi)從細胞培養液灌洗液中測量(liang)各種炎癥(zheng)生(sheng)物(wu)標志物(wu)的表達。圖(tu)示(shi)為比較6種外(wai)源因子刺激后不同時間段(duan)的(de)炎癥因子表達；3D. 將PhysioMimix上構建的NASH模型的(de)轉錄(lu)組(zu)譜(pu)與(yu)人類基因圖譜(pu)數據庫進行比對，以評估(gu)該體外(wai)NASH模(mo)型的代表性(xing)以及臨床數據轉化的一致性(xing)；3E. 共聚焦顯微鏡(jing)檢查組織中(zhong)纖維化標記物，用鬼筆環肽(tai)，α-SMA和I型膠原蛋(dan)白對培養物進行染色(se)。圖示了NAFLD（脂肪變(bian)性(xing)）和(he)NASH表(biao)型的代表(biao)性圖像；3F. 共聚焦纖維化成像(xiang)的量化。（圖片來源：Dr Samantha Peel,Discovery Sciences IMED Biotech Unit, AstraZeneca.）
該NASH模型涵蓋(gai)了(le)相關(guan)疾病的關(guan)鍵指標：細胞內脂(zhi)肪積累（圖3A、3B），炎癥（圖3C）和纖維化(hua)。 CN Bio模(mo)型的轉錄組(zu)圖譜(pu)與人(ren)類NASH疾病組織(zhi)的圖譜非常一(yi)致（圖3D）。該(gai)模型表明展示(shi)了一種可量化的纖維化表型，伴隨(sui)有通過肝臟微組織存在(zai)的細胞外基質蛋白(bai)（圖3E和3F）。疾病和(he)細(xi)胞健康指標可在整個實(shi)驗(yan)過程中通(tong)過對細(xi)胞培養液灌洗液，或(huo)去(qu)除支撐3D肝組(zu)織(zhi)的(de)工(gong)程支架(jia)，以獲(huo)得組(zu)織(zhi)塊(kuai)進行更深入(ru)的(de)分(fen)析而獲(huo)得。
為了驗(yan)證(zheng)該模型的(de)可靠(kao)性(xing)，進一步使用具有臨床相關(guan)劑(ji)量的(de)奧貝膽酸（OCA）和Elafibranor（ELF）（NASH研(yan)發中(zhong)的(de)兩種分子）針對該(gai)模型進行不同劑量的(de)給藥(yao)，引起(qi)的(de)反(fan)應與真實人體(ti)臨(lin)床試驗(yan)中(zhong)觀察到的(de)反(fan)應相似（圖(tu)4）。
圖4:Elafibranor在(zai)CN Bio NASH模型中降低炎癥和纖維化
在(zai)高脂飲食條件下(xia)，將肝細胞(bao)，Kupffer 和星(xing)狀(zhuang)細胞的共培養物暴露于不同濃度的Elafibranor中10天（每24小時重新給藥(yao)）。
4A. 在(zai)NASH體外模型的Elafibranor治(zhi)療期間，各種細胞因(yin)子(zi)的表達隨時間降(jiang)低；4B.在Elafibranor在NASH體外模型中的作用后，纖(xian)維化標(biao)記物（例如α-SMA）的(de)表達呈劑現量依賴性方式降低(di)；4C.對3D微組織的的SMA染色(se)進行共聚焦顯微成像(xiang)和定量分析。
CN-Bio PhysioMimix實驗(yan)流程設計
CN Bio的NAFLD/NASH體(ti)外模(mo)型(xing)的(de)(de)(de)(de)實驗(yan)在(zai)一種先進(jin)性(xing)、低成本且(qie)具有生理(li)相關(guan)性(xing)的(de)(de)(de)(de)模(mo)型(xing)中，篩選和研究化(hua)合物(wu)對(dui)抗(kang)這種復(fu)雜(za)的(de)(de)(de)(de)人類代謝疾病(bing)(bing)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)機理(li)。可以(yi)使用(yong)一系列的(de)(de)(de)(de)組(zu)學檢(jian)測以(yi)及顯微鏡和生物(wu)標(biao)志(zhi)物(wu)檢(jian)測來(lai)監測疾病(bing)(bing)的(de)(de)(de)(de)進(jin)展，旨在(zai)幫(bang)助(zhu)加速針(zhen)對(dui)該慢(man)性(xing)肝病(bing)(bing)的(de)(de)(de)(de)新療法研究的(de)(de)(de)(de)進(jin)程。
CN Bio的器官(guan)芯(xin)片系統，包(bao)括PhysioMimix實驗室(shi)臺式儀器，使(shi)研究人(ren)員能夠通過(guo)快(kuai)速、且具有預測性(xing)的(de)(de)、基(ji)于人(ren)體(ti)(ti)組織的(de)(de)研究，在(zai)實驗室(shi)中對人(ren)體(ti)(ti)生物學進行建模。該(gai)技術彌(mi)補了傳(chuan)統細胞培養與人(ren)體(ti)(ti)研究之間的(de)(de)鴻(hong)溝，朝著(zhu)模擬(ni)人(ren)體(ti)(ti)生物學微(wei)環境的(de)(de)方向前(qian)進，以支持加速開發包括(kuo)腫瘤學，傳(chuan)染(ran)病，新(xin)(xin)陳代謝和炎(yan)癥在(zai)內的(de)(de)應用(yong)領域(yu)的(de)(de)新(xin)(xin)療法。
CN Bio PhysioMimix 系列(lie)包括T1和M1兩款微流(liu)控器(qi)官(guan)(guan)芯片(pian)系統(tong)，分別(bie)驅動(dong)單器(qi)官(guan)(guan)芯片(pian)模型和多器(qi)官(guan)(guan)芯片(pian)模型。每套系統(tong)標準配置包括：1）一臺置于細胞培(pei)養(yang)箱外(wai)部的控(kong)制器；2）一臺置于二(er)氧化碳培養箱中的擴展底(di)座；3）以及對(dui)應的三(san)套微流控芯片板驅(qu)動器(qi)。
目(mu)前(qian)已經開發(fa)成熟的應用是在CN-Bio的單器官微流控芯片板LC12和T12，以及雙器官微流控芯片板TL6上實現的。(點擊如(ru)下芯片板(ban)圖片查看詳(xiang)情)
Physimimix LC12肝芯(xin)片(pian)板 Physimimix T12屏障芯片板 Physimimix TL6多器官(guan)芯片板
參考(kao)文獻
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