胎盘-胎儿肺芯片微生理分析平台揭示产前皮质类固醇的跨胎盘转运与肺成熟调控机制

为解决产前皮质类固醇(ACS)治疗早产儿肺发育不成熟的剂量优化难题，哈佛医学院与首尔大学团队开发了首个胎盘-胎儿肺多器官芯片(MAP)模型。研究通过模拟母胎界面药物转运和胎儿肺表面活性物质(SP-A/SP-B)分泌，发现超过5 mM的皮质类固醇会损害胎盘滋养层细胞活力却未增强肺成熟，为临床精准用药提供了重要依据。

　　

全球每10名新生儿中就有1例早产，其中呼吸系统并发症是主要死因。由于胎儿肺泡表面活性物质(如SP-A、SP-B)在妊娠24-34周才逐渐成熟，早产儿常因缺乏这种降低肺泡表面张力的磷脂蛋白复合物而出现呼吸窘迫综合征(RDS)。虽然产前皮质类固醇(如地塞米松DEX、倍他米松BET)能促进肺成熟，但现有给药方案基于动物实验，且高剂量可能损伤胎盘功能。如何平衡治疗效果与母婴安全，成为围产医学亟待解决的难题。

哈佛医学院与首尔大学团队在《TRENDS in Biotechnology》发表的研究中，构建了首个整合胎盘屏障和胎儿肺的微生理分析平台(MAP)。该芯片通过三维微流控技术模拟母体-胎盘-胎儿肺的生理连接，采用BeWo滋养层细胞、HUVEC血管内皮细胞和A549肺泡II型上皮细胞分别代表胎盘屏障、胎儿毛细血管和肺泡结构。研究结合动态培养、免疫荧光染色和跨膜渗透性测试验证模型可靠性，并利用ELISA和LC/MS分析皮质类固醇剂量对表面活性物质分泌的影响。

模型构建与验证
通过胶原I水凝胶构建细胞外基质(ECM)，在微流控芯片中依次培养滋养层-内皮-肺泡细胞，形成仿生三维结构。F-肌动蛋白染色显示滋养层细胞顶端形成微绒毛，VE-cadherin和ZO-1染色证实细胞间紧密连接，FITC-葡聚糖渗透实验证明屏障功能接近生理状态。

药物转运与肺成熟效应
发现DEX和BET均能剂量依赖性增加SP-A/SP-B分泌，但5 mM为临界值：超过该浓度时，SP-A分泌下降而滋养层细胞存活率降低60%。LC/MS显示皮质类固醇可提高二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)含量，但高剂量BET对肺泡细胞的毒性显著高于DEX。

长期动态监测
72小时持续给药显示，BET促进SP-B分泌的效果比DEX强2倍，但两种药物对SP-A的影响趋势相似，证实模型适用于长期药效评估。

该研究首次在体外重现了母胎-肺器官级联反应，揭示当前临床剂量(相当于7-10 mM)可能超出安全范围。通过建立剂量-效应-毒性关系，为优化产前皮质类固醇治疗方案提供了精准依据。未来整合原代细胞或iPSC技术后，该平台有望成为个性化用药评估工具，推动围产医学从经验性治疗向精准医疗转变。