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为探究海洋真菌源桔霉素（MFDC）的细胞毒性机制，研究人员对比 2D 和基于基质胶（Matrigel）的 3D Hepa1-6 细胞模型，发现 MFDC 处理后 2D 模型中相关指标变化更显著，且影响嘧啶代谢和维生素 B6 代谢途径，为 3D 细胞模型应用及 MFDC 研究提供新思路。
在生命科学的研究长河中，海洋真菌源桔霉素（Marine-fungus-derived citrinin，MFDC）一直备受关注。MFDC 主要从海洋来源的青霉菌属（Penicillium spp.）中提取，以往它常被视为一种霉菌毒素 。随着研究的深入，人们发现它具有抗菌和细胞毒性等多种活性。在抗菌方面，它对革兰氏阳性菌如金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和革兰氏阴性菌如大肠杆菌（Escherichia coli）都有抑制作用。在细胞毒性方面，它能在二维（2D）细胞系中展现出肾毒性和肝毒性，在动物模型中也能诱导氧化应激，导致细胞周期停滞、肝脏损伤和细胞凋亡。
然而，现有的研究大多基于 2D 单层细胞培养和动物模型。2D 单层细胞培养虽然成本低、操作方便，但细胞的形态和行为与体内正常细胞存在差异；动物模型则存在可重复性低、成本高以及伦理问题等缺陷。而三维（3D）细胞培养模型，因其更接近体内组织环境、实验周期短，逐渐成为研究的新热点。但 MFDC 在 3D 细胞模型中的细胞毒性机制却尚不明确，这就像一座未被攻克的堡垒，阻碍着科研人员深入了解 MFDC 的奥秘，也限制了相关领域的进一步发展。
为了攻克这座 “堡垒”，来自国内的研究人员勇敢地踏上了探索之旅。他们开展了一项针对 MFDC 在 3D Hepa1-6 细胞模型中细胞毒性机制的研究，试图揭开 MFDC 在 3D 环境下的神秘面纱。这项研究成果发表在《Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology 》上，为该领域带来了新的曙光。
在研究方法上，研究人员主要采用了以下几种关键技术：首先是细胞培养技术，分别构建 2D 和基于基质胶（Matrigel）的 3D Hepa1-6 细胞模型；其次运用生化检测技术，测定细胞活力、活性氧（ROS）、乳酸脱氢酶（LDH）、天冬氨酸转氨酶（AST）和丙氨酸转氨酶（ALT）等指标；最后借助代谢组学技术，通过超高效液相色谱 - 质谱联用（UPLC-MS）分析 MFDC 处理后 3D Hepa1-6 细胞的代谢变化。
下面来详细看看研究结果。
- MFDC 降低 Hepa1-6 细胞活力：研究人员用不同浓度（20、40、60、80 和 100 μg/mL）的 MFDC 处理 2D 和 3D 细胞模型 24 小时后发现，2D 细胞模型中 Hepa1-6 细胞的半数抑制浓度（IC50）为 40.37 μg/mL，3D 细胞模型中则为 92.67 μg/mL。这表明 2D 细胞模型中的 Hepa1-6 细胞对 MFDC 更敏感，相同浓度下其细胞活力值低于 3D 细胞模型。
- MFDC 对生化指标的影响：当使用 60 - 100 μg/mL 的 MFDC 处理细胞后，研究人员检测到 2D 细胞模型中 ROS、LDH、AST 和 ALT 的增加幅度比 3D 细胞模型更显著。这说明在高浓度 MFDC 处理下，2D 细胞受到的损伤程度可能更大。
- 代谢组学分析结果：代谢组学研究发现，MFDC 处理后，3D Hepa1-6 细胞中显著改变的代谢途径是嘧啶代谢和维生素 B6 代谢。这可能与 MFDC 干扰嘧啶合成途径，以及上调吡哆醇 5'- 磷酸氧化酶和吡哆醛激酶活性有关。
综合研究结果，研究人员在结论和讨论部分指出，通过对比 2D 和 3D Hepa1-6 细胞模型在 MFDC 诱导后的各项指标变化，结合代谢组学分析，明确了两种细胞模型对 MFDC 的响应存在差异，2D 细胞模型在高浓度 MFDC 处理后的变化更为显著。这一研究首次对 MFDC 诱导后的 2D 和 3D 细胞模型进行细胞毒理学对比，并检测了 3D 细胞模型中 MFDC 诱导后的细胞代谢物差异。为 3D 细胞模型在研究 MFDC 细胞毒性方面的应用提供了新的科学依据，也为深入探究 MFDC 导致细胞损伤的机制提供了新颖的研究思路，有助于推动海洋真菌源生物活性物质的研究以及相关疾病防治的探索，在生命科学和健康医学领域具有重要的意义，为后续的研究指明了方向，打开了新的大门。
