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目前缺乏能再现肠道转运体介导营养物质和药物运输区域差异的体外模型。研究人员对人肠道球体分化细胞功能特性展开研究，成功在其中再现区域特异性转运体功能表达。这有助于研究药物转运和代谢区域功能，为相关研究提供新模型。
在人体的消化系统中，肠道就像一个精密而繁忙的 “加工厂”，不仅负责吸收营养物质，还对药物的吸收起着关键作用。然而，这个 “加工厂” 的不同区域有着各自独特的 “工作方式”。一些肠道转运体在小肠的不同部位呈现出区域特异性表达，比如质子偶联叶酸转运体（PCFT/SLC46A1）主要在近端小肠表达，而顶端钠依赖性胆汁酸转运体（ASBT/SLC10A2）则高度特异性地在回肠表达。此外，P - 糖蛋白（P-gp）、乳腺癌耐药蛋白（BCRP）等外排转运体以及主要药物代谢酶的表达也沿着小肠呈现出一定规律的变化。
但一直以来，科学家们面临着一个难题：现有的体外模型无法准确再现肠道转运体介导的营养物质和药物运输的区域差异。这就好比在研究肠道这个复杂 “工厂” 时，没有一个合适的 “缩小版模型”，使得深入了解肠道对药物的吸收过程变得困难重重。为了解开这个谜团，来自东京大学药学研究生院和筑波大学医学院的研究人员开展了一项重要研究。
研究人员从新鲜手术标本的末端回肠分离出隐窝，成功建立了三维人肠道球体。他们对主要肠道转运体和药物代谢酶的 mRNA 表达进行检测，还利用 Ussing chambers 对新鲜分离的人近端空肠和末端回肠组织切片进行实验，证实了 PCFT/SLC46A1 和 ASBT/SLC10A2 的区域特异性功能表达。同时，在近端空肠和末端回肠球体来源的分化细胞单层中，分别观察到了甲氨蝶呤的 H?偶联摄取和 [3H]- 牛磺胆酸的 Na?偶联摄取。此外，研究人员还通过检测代谢物的形成以及典型底物的外排比率，确认了 CYP3A、CYP2C9、UGT1A、P-gp 和 BCRP 的功能表达。并且，他们发现末端回肠来源的分化细胞单层在顶端到基底方向存在广泛的牛磺胆酸 - d5 转运，且能被 ASBT 抑制剂 elobixibat 显著抑制。有意思的是，其中一个末端回肠球体被鉴定为 ABCG2（编码 BCRP）突变等位基因（rs2231142）的纯合子，当使用丹曲林作为探针时，分化细胞中 BCRP 的转运活性可能反映了这种遗传变异。
这项研究意义重大，它成功地在人肠道球体来源的分化细胞中再现了区域特异性摄取转运体（PCFT 和 ASBT）的功能表达，这些细胞还保留了 P-gp、BCRP 和代谢酶的活性。这为研究药物转运和代谢的区域特异性功能提供了一个强大的新工具，有望帮助科学家们更好地理解药物在肠道中的吸收过程，从而为新药研发、优化药物治疗方案等提供关键的理论支持，论文发表在《Drug Metabolism and Disposition》。
研究人员开展研究用到的主要关键技术方法包括：从新鲜手术标本获取人小肠组织（经伦理委员会批准并取得患者知情同意）；建立三维人肠道球体并诱导其分化为二维细胞；利用 Ussing chambers 技术检测组织切片中转运体的功能表达；通过检测代谢物形成和底物外排比率评估药物代谢酶和转运体活性；对相关基因进行检测分析。
下面来具体看看研究结果：
- 基因表达水平研究：比较人肠道组织、未分化的 3D 球体和球体来源的分化细胞中 SLC46A1 和 SLC10A2 的基因表达水平，发现 SLC46A1 基因在空肠组织中选择性表达，在回肠球体来源的分化细胞中不表达；而 SLC10A2 则呈现相反的表达模式。这表明不同肠道区域的细胞在基因表达上存在明显差异，为后续研究转运体功能奠定了基础。
- 转运体功能研究：通过 Ussing chambers 实验，在新鲜分离的人近端空肠和末端回肠组织切片中，确认了 PCFT/SLC46A1 和 ASBT/SLC10A2 的区域特异性功能表达。在近端空肠和末端回肠球体来源的分化细胞单层中，分别观察到与转运体相关的特异性摄取现象，进一步证明了这些转运体在不同肠道区域的功能差异。
- 药物代谢酶和转运体活性研究：基于代谢物（1'- 羟基咪达唑仑、4'- 羟基双氯芬酸等）的形成以及典型底物（地高辛、柳氮磺胺吡啶等）的外排比率，确认了 CYP3A、CYP2C9、UGT1A、P-gp 和 BCRP 的功能表达，说明这些细胞能够维持药物代谢酶和转运体的活性，参与药物的代谢和转运过程。
- 遗传变异对转运体功能影响研究：鉴定出一个末端回肠球体为 ABCG2 突变等位基因（rs2231142）的纯合子，当使用丹曲林作为探针时，发现分化细胞中 BCRP 的转运活性可能反映了这种遗传变异，提示遗传因素在药物转运过程中起着重要作用。
研究结论和讨论部分强调了人小肠隐窝来源的分化细胞作为新兴体外模型在研究人体药物吸收方面的重要价值。之前研究人员已证明空肠隐窝来源分化细胞的实用性，此次对回肠隐窝来源分化细胞功能特性的研究进一步拓展了这一模型的应用范围。这些细胞能够再现肠道转运体的区域特异性功能表达，还能反映遗传变异对转运体功能的影响，为研究药物在肠道中的吸收、代谢以及药物 - 药物相互作用等提供了有力的实验依据，有助于推动精准医学的发展，为个性化药物治疗提供更坚实的理论基础。
