原代肝細胞：藥物研發最佳“CP”

肝臟是藥物代謝的重要器官，體外代謝模型多以肝臟為基礎。常用的體外模型有肝微粒體、肝S9、肝胞質液、原代肝細胞、肝組織切片、重組人代謝酶等。其中，原代肝細胞因具有較好的體外試驗重現性，基本維持了肝臟的代謝功能，特別是較好的保留了與體內一致的酶水平，成為了體外藥物試驗的“金標準"，廣泛應用于藥物代謝與毒理學研究中。

1    原代肝細胞的特點

原代肝細胞(Primary hepatocytes)是指從動物肝臟直接分離的肝實質細胞。原代肝細胞作為一種體外模型，具有其它體外模型不可替代的優點：①與體內環境保持一致，酶量和輔助因子水平都是正常的生理濃度，可以在接近生理狀態的的情況下研究藥物的代謝和毒性；②較好保留和維持了肝細胞的完整形態和肝細胞體外代謝活性，真實反應了體內的代謝情況；③無須擔心動物實驗的倫理問題，亦可減少動物實驗所需要的的成本開支，實現了減少（Reduction）、替代（Replacement）、優化（Refinement）的 3R 倫理原則。

肝細胞被分離后，可進行貼壁培養和懸浮培養。懸浮培養的原代肝細胞在最開始的4h內細胞色素P450酶的活性最為和體內一致，隨時間的延長而迅速下降；貼壁培養的原代肝細胞有足夠的時間從損傷中恢復過來，具有正常細胞的形態特征。隨著3D培養技術的出現，原代肝細胞的應用范圍也進一步得到了擴展。

2    原代肝細胞的應用

隨著技術水平的不斷提高，原代培養的動物和人肝細胞已廣泛應用于藥物研究：①探討藥物在肝中的代謝途徑和藥物藥代動力學的研究；②預測和解釋藥物與藥物之間的相互作用；③研究藥物的細胞毒性等。

2.1  原代肝細胞在藥物代謝中的應用

原代肝細胞作為藥物代謝研究的經典模型，在探討藥物在肝中的代謝途徑和藥代動力學的研究中發揮著重要作用。將苗頭化合物與懸浮原代肝細胞共孵育，不但可對化合物在肝細胞中的代謝穩定性進行研究，而且還可得到相對多量的高純度的代謝產物，在研究藥物生物轉化特征，尋找藥物可能的代謝物方面優勢顯著。尤其是當有證據顯示化合物的生物轉化途徑為二相代謝、水解作用或肝微粒體中非特異性蛋白結合很高、肝微粒體中代謝不明顯的時候，原代肝細胞更為不可替代的體外模型。

2.2  原代肝細胞在藥物-藥物相互作用研究中的作用

在臨床應用中患者經常會同時使用多種藥物，這些藥物可能會產生藥物-藥物相互作用（Drug-drug interaction，DDI，簡稱藥物相互作用），有可能導致嚴重不良反應或改變治療效果。因此，有必要對DDI發生的可能性和嚴重性及其影響程度進行科學評估。DDI評估通常從體外試驗開始，確定可能影響藥物處置的因素以闡明潛在的DDI機制，并獲得用于進一步研究的動力學參數，其主要內容包括：確定藥物的主要消除途徑；評估相關代謝酶和轉運體對藥物處置的貢獻；考察藥物對代謝酶和轉運體的影響。貼壁原代肝細胞即為DDI體外評估的經典模型，尤其是在評估化合物是否為代謝酶的誘導劑方面更是扮演著角色。

2.3  原代肝細胞在毒理學中的作用

藥物的毒性研究是藥物研究的重要組成部分。藥物通過肝臟代謝后，大多數藥物的毒性被消除，但同時也有一些無毒或低毒的物質通過生物轉化后轉變成有毒甚至毒性更大的物質，因此肝臟便必然成為研究藥物毒性的重要靶器官。原代肝細胞即為一個較好的篩選模型，尤其是在檢測結構相關化合物時，原代肝細胞的角色更為重要。

3    IPHASE原代肝細胞產品

IPHASE/匯智和源憑借多年的技術能力和技術經驗的積累，不斷摸索和優化原代肝細胞分離過程，現已形成猴、犬、大鼠、小鼠等原代肝細胞產品。

l  合規性

合規是研究的開始，產品來源清晰，免除了后顧之憂。

l  安全性

生產產品的動物均經過傳染源檢測，使用安全、放心。

l  純度高

肝實質細胞的占比可達95%以上。

l  復蘇率高

凍存復蘇率可達95%以上。

l  活性高

生產工藝成熟，盡可能的保證了酶活性。

l  可定制

可根據客戶特殊需求，提供特殊種屬、特殊組織細胞的定制服務。

l  高活性

  目的細胞活性可達95%以上。

3.1  經代謝驗證原代肝細胞

代謝穩定性反映了化合物對生物轉化的敏感性，若代謝穩定性低，意味著化合物在體內較容易被代謝，往往預示著不良的藥代動力學性質，如口服利用度低、作用時間短；代謝穩定性試驗得到的人體外內在清除率Clint可用于進行人體清除率的預測；各種屬間代謝速率的一致性信息可為安評動物種屬的選擇提供一定的數據支持。且還可得到相對多量的高純度的代謝產物，在研究藥物生物轉化特征，尋找藥物可能的代謝物方面優勢顯著。尤其是當有證據顯示化合物的生物轉化途徑為二相代謝、水解作用或肝微粒體中非特異性蛋白結合很高、肝微粒體中代謝不明顯的時候，懸浮原代肝細胞更為不可替代的體外模型。

3.2  經誘導驗證原代肝細胞

酶誘導是指某些化合物能提高肝臟藥物代謝酶的活性，導致合用的藥物代謝速率加快，使得原藥的血藥濃度下降，使其療效降低或喪失。若藥物A能誘導某代謝酶的活性、而另一同服藥物B為該代謝酶的底物，則A藥有可能造成B藥代謝清除率增加、暴露量降低，從而造成無法達到預期的藥效。貼壁培養的原代肝細胞是酶誘導研究的經典模型，采用倍數變化方法，使用由已知的陽性和陰性對照藥物校準的體外系統，將藥物與細胞共孵育，測定孵育后CYP酶的mRNA表達水平倍數變化，以評估在研藥物是否為酶的誘導劑。

3.3  經轉運體驗證原代肝細胞

轉運體（Transporter）是指貫穿于各組織細胞膜上介導內源性或外源性物質進出生物膜的跨膜蛋白，主導藥物的跨膜轉運過程，影響著藥物在體內的吸收、分布、代謝和排泄。原代細胞來源于完整組織, 可表達存于該組織的全部轉運體基因，與體內模型相關性較好，可用于研究藥物代謝、轉運及臨床藥物的相互作用。尤其是原代肝細胞可完整表達肝臟藥物代謝酶和轉運體，是評價經肝藥物轉運、代謝及毒性的模型之一。

3.4  3D培養原代肝細胞

3D細胞培養是指將具有三維結構的材料與細胞在體外共同培養,使細胞能夠在載體的三維立體空間結構中遷移、生長，構成三維的細胞載體復合物。3D培養類似于細胞在體內的生長方式，既能保留體內細胞微環境的物質及結構基礎，又能展現細胞培養的直觀性及條件可控性的優勢。3D培養的原代肝細胞可提供與體內相似的支架系統，創建與體內類似的生長環境，具有與來源組織十分接近的結構特征和功能特性，在藥物代謝、毒性評估等領域發揮重要作用。

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