综述:推进肝毒性评估:当前进展与未来方向

【字体: 时间:2025年04月25日 来源:Toxicological Research 1.6

编辑推荐:

  本文综述了肝毒性评估模型的发展。当前评估主要依赖动物模型和原代人肝细胞(PHHs),但存在局限性。文中对比了 2D、动物、器官芯片及计算模型的优缺点,探讨了新兴模型的应用,并提出未来应减少动物实验、增强个性化评估等发展方向。

  

肝毒性评估的重要性与现状


肝脏在人体中承担着药物代谢、解毒等关键功能,在药物研发过程中,评估药物是否会引发肝毒性是保障新药安全的重要环节。药物性肝损伤(DILI)是药物研发项目暂停和药物撤市的重要原因,且目前缺乏可靠的 DILI 诊断生物标志物。当前的肝毒性评估系统主要依赖动物模型和原代人肝细胞(PHHs),但这些模型在预测人体肝毒性方面存在不足,因此急需更精准的评估体系。

肝毒性评估模型


二维(2D)体外模型


2D 细胞培养模型常用于早期肝毒性评估,其细胞来源多样。PHHs 虽被视为评估肝脏代谢和毒性的金标准,但在体外培养时会逐渐丧失肝脏特异性功能,且获取困难。肝癌细胞系(如 HepG2、C3A、HepaRG)虽易于培养和操作,但在毒性评估方面也存在局限性,比如 HepG2 细胞缺乏细胞色素 P450(CYPs)表达。多能干细胞(PSCs)分化的肝细胞样细胞(HLCs)为肝毒性评估带来新方向,不过其成熟度低于 PHHs。为改进 2D 模型,研究人员尝试添加生长因子、进行共培养等方法,但仍难以完全模拟肝脏微环境。

体内动物模型


动物模型可用于研究体内复杂的相互作用和全身代谢,对预测临床结果有一定价值。急性损伤(DILI)模型中,APAP 诱导的小鼠肝毒性模型应用广泛,其机制与人类相似,但不同物种对 APAP 的敏感性存在差异。酒精性肝病(ALD)模型常用慢性暴饮暴食小鼠模型,可有效模拟 ALD 的特征。代谢功能障碍相关脂肪性肝病(MASLD)/ 代谢功能障碍相关脂肪性肝炎(MASH)模型包括饮食诱导、基因诱导、化学诱导及组合模型,各有优缺点。人源化肝脏动物模型通过移植人肝细胞,能更好地模拟人类肝脏功能,但动物实验存在伦理、成本等问题。

体外 3D 模型


3D 模型能更准确地反映肝脏的生理特征和微环境,有助于提高毒性预测的准确性。PSC 衍生的肝脏类器官具有多能性,可模拟成熟肝脏功能,但存在 CYPs 表达低等问题。人原代细胞衍生的肝脏类器官(包括健康组织和癌组织来源)能反映正常或疾病状态下的肝脏功能。3D 共培养系统和器官芯片技术可模拟细胞间相互作用和组织微环境,生物反应器和 3D 打印技术为 3D 模型的构建提供了支持。

计算机模型


计算机模型如定量结构 - 活性关系(QSAR)模型等,可利用现有毒性数据库快速预测肝毒性,降低实验成本。但由于无法完全模拟人体肝脏的复杂代谢,其预测准确性受到一定限制。目前的研究致力于将计算机模型与体外和体内研究相结合,以提高预测的可靠性。

讨论与展望


当前的肝毒性评估模型在急性毒性评估方面研究较多,但在慢性毒性评估方面存在不足。未来的研究应注重改进长期毒性预测,加强替代模型的标准化和监管验证。随着技术的发展,3D 肝脏类器官、器官芯片、人源化肝脏模型、基于人工智能(AI)的预测模型等将得到更广泛的应用,多组学方法也将有助于更深入地理解药物诱导的肝损伤机制,从而推动肝毒性评估的发展。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号