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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
  • ISSN号:0513-4870
  • 期刊名称:《药学学报》
  • 时间:0
  • 分类:R965.1[医药卫生—药理学;医药卫生—药学]
  • 作者机构:[1]解放军302医院全军中医药研究所,北京100039, [2]中国医学科学院肿瘤医院,北京100021, [3]北京输血医学研究所,北京100850, [4]河北北方学院,河北张家口075000
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(81503350); 北京市自然科学基金资助项目(7152142); 北京市科技新星计划项目(Z16111000490000); 中国博士后科学基金资助项目(2016M590065)
中文摘要:

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50μmol·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。

英文摘要:

The drug hepatotoxicity assessment method in vitro was established by 3D organoid model of HepaRG cell line in combination with high content imaging analysis. HepaRG cells were differentiated into hepatocyte-like morphology and bile canaliculus-like structures by treatment with hydrocortisone and dimethyl sulfoxide(DMSO), inducing the expressions of drug-metabolizing enzymes, transporters, nuclear receptors and hepatocyte-specific protein albumin(ALB) genes, finally forming the stable organoids with closely resembling liver function in vitro. Through the high content imaging analysis and the specific, multi-targets fluorescent dye, the number of live/dead cells, mitochondrial membrane potential(MMP), intracellular reactive oxygen species(ROS) were analyzed for the drug hepatotoxicity evaluation. The results showed that the organoids evaluation model of HepaRG cells in vitro could be used to assess accurately the difference between hepatotoxicity positive control drugs of amiodarone(AMD), cyclosporin(CSP) and the negative control drug of aspirin(ASP): AMD and CSP concentration-dependently decreased the number of total and live organoid cells. The number of dead organoid cells was increased sharply when the concentration of AMD was more than 50 μmol·L~(-1), while no significant changes was observed for ASP. AMD and CSP concentration-dependently caused the MMP declined and the ROS increased, with AMD showing a greater degree than CSP and ASP presenting no markedly effect. In conclusion, the organoid evaluation method of HepaRG cells in combination with high content imaging analysis can be used for the drug hepatotoxicity assessment in vitro. It displays the advantages of multi-target, high throughput, intuitive results as well as quantitatively.

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期刊信息
  • 《药学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国药学会 中国药学科学院药物研究所
  • 主编:王晓良
  • 地址:北京市先农坛街1号
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  • 国际标准刊号:ISSN:0513-4870
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2163/R
  • 邮发代号:2-233
  • 获奖情况:
  • 国家期刊奖,国家“双高”期刊,2002年为第2届国家期刊奖百种重点科技期刊并获第3...
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国国际药学文摘,美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,荷兰医学文摘,美国生物医学检索系统,美国生物科学数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,瑞典开放获取期刊指南,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:37721