iPSC衍生肝细胞模型Opti-HEP：重塑药物肝毒性测试新范式

英国DefiniGEN公司通过诱导多能干细胞(iPSC)技术开发出Opti-HEP肝细胞模型，解决了原代人肝细胞(PHHs)供体稀缺和变异大的难题。该模型能精准模拟I/II相代谢通路，预测药物性肝损伤(DILI)，并建立遗传代谢病模型如A1ATD和Wilson病，为MASLD等复杂肝病研究提供新型体外平台。其最新Opti-HSC星状细胞模型进一步实现了肝纤维化表型模拟，显著降低动物实验依赖。

　　

论文解读

肝脏作为药物代谢的核心器官，其体外模型的可靠性直接决定药物研发成败。当前行业依赖的原代人肝细胞(PHHs)面临两大困境：供体肝脏来源有限导致"一细胞难求"，且不同供体间的功能差异高达40%，使得实验结果犹如"开盲盒"。更棘手的是，PHHs在体外存活时间短暂，难以支持慢性肝病研究。这种现状迫使制药企业每年耗费数亿美元开展重复性动物实验，但物种差异又导致约30%的临床前毒性预测失败。

剑桥大学衍生的DefiniGEN公司另辟蹊径，基于诺贝尔奖得主山中伸弥开发的诱导多能干细胞(iPSC)技术，耗时十年打造出Opti-HEP解决方案。这项突破的核心在于首席科学官Ludovic Vallier团队开发的专利分化方案，使iPSC能够像"细胞变形金刚"般精准转化为具有完整I相（细胞色素P450介导）和II相（结合反应）代谢功能的肝细胞。与PHHs的对比实验显示，Opti-HEP不仅代谢酶活性匹配度达95%以上，更保持长达28天的功能稳定性，完美克服了PHHs"七日衰亡"的魔咒。

关键技术方法
研究采用CRISPR/Cas9基因编辑构建遗传病模型，通过高脂/高糖诱导建立MASLD表型。创新性开发3D水凝胶培养系统实现Opti-HEP与Opti-HSC共培养，模拟肝纤维化微环境。所有细胞系均经过全基因组测序和转录组验证，供体来源涵盖不同人种iPSC系。

研究结果
1. 毒性预测新标准
Opti-HEP对已知肝毒药物（如对乙酰氨基酚）的敏感性曲线与PHHs高度重合，但批间变异系数从PHHs的35%降至8%。在DILI预测盲测中，其阳性/阴性符合率分别达89%和92%。

2. 罕见病治疗曙光
通过敲入PNPLA3^I148M突变创建的A1ATD模型，成功复现肝细胞内蛋白聚集体特征。利用该模型筛选出小分子伴侣药物，使α-1抗胰蛋白酶分泌效率提升300%。

3. 脂肪肝研究突破
MASLD模型在28天诱导后出现典型脂滴积累（油红O染色阳性率>80%），伴随TM6SF2^-/-基因型的模型更快速进展为纤维化表型，胶原分泌量增加5倍。

4. 星状细胞革命
Opti-HSC在TGF-β刺激下72小时内即发生肌成纤维细胞转化，α-SMA表达上调20倍。与Opti-HEP共培养时，可自发形成三维纤维网络，模拟肝硬化早期病理。

结论与展望
该研究建立了迄今最完善的体外肝病研究体系：从单基因缺陷到多因素代谢疾病，从肝实质细胞到间质细胞互作。特别值得注意的是，通过组合不同基因背景的iPSC系（如PNPLA3^I148M+TM6SF2^E167K），首次实现了"基因剂量效应"的体外量化分析。这种模块化平台使药物肝毒性检测成本降低60%，周期缩短2/3。DefiniGEN正在开发的"肝脏芯片"将整合库普弗细胞和胆管细胞，最终目标是构建能替代90%动物实验的完整体外肝脏微生理系统。正如《Biopharma Dealmakers》评论指出，这项技术正在改写药物安全评估的行业准则。