利用肝臟微生理系統重現免疫驅動的肝毒性

本文為2026年3月22日至25日CN Bio在SOT2026毒理學博覽會上的三張海報之一，關于SOT2026毒理學博覽會原文獲取可咨詢曼博生物。

本文亮點

CN Bio肝器官芯片+PBMC共培養，準確復現單抗藥物的免疫驅動肝毒性，為臨床前風險評估提供高轉化價值模型。

一、什么是“免疫肝毒"？

藥物誘導肝損傷（DILI）是藥物研發失敗的主要原因之一，其中特發性、免疫介導型肝損傷構成的挑戰十分嚴峻1。免疫相關藥物誘導肝損傷（iDILI）的發病機制為：活性代謝產物或藥物-蛋白復合物觸發抗原呈遞、T細胞活化及炎癥通路放大，從而導致肝細胞損傷2。遺傳因素（比如人類白細胞抗原（HLA）多態性）進一步影響個體易感性3。

傳統臨床前研究系統缺乏捕捉這些人類特異性機制所需的免疫復雜性，這推動了肝臟微生理系統（MPS）的應用。將外周血單個核細胞（PBMCs）整合到該系統中，可對免疫驅動的肝毒性進行機制性評估。

根據美國食品藥品監督管理局（FDA）2025年支持新方法學（NAMs）的路線圖?，本研究描述了將PhysioMimix微流控器官芯片系統DILI檢測方法與循環PBMCs相結合，為評估單克隆抗體（mAbs）及其他藥物形式提供更高的轉化相關性。您可點擊了解曼博生物中國直售PhysioMimix系統詳情。

二、PhysioMimix肝臟芯片復現iDILI的實驗材料與方法

冷凍保存的原代人肝細胞（PHHs）和外周血單個核細胞（PBMCs）分別購自LifeNet Health（點擊了解）和STEM CELL Technologies公司。細胞以1:10的比例接種，其中原代人肝細胞在PhysioMimix多芯片Liver-12板中按每芯片400,000個細胞的密度接種，并使用PhysioMimix系統在灌注條件下培養8天（圖1）。

圖1：用于肝毒性（DILI）檢測的肝臟微生理系統（MPS）實驗設置，含原代人肝細胞（PHHs）和外周血單個核細胞（PBMCs）。A）PhysioMimix Core系統B）Liver-12板示意圖，包括灌注路徑、支架及支架內肝臟微組織的橫截面C）毒性實驗的時間線及所用細胞：內部驗證的原代人肝細胞（PHH）與人類白細胞抗原（HLA）匹配的外周血單個核細胞（PBMCs）（共培養）。檢測終點包括細胞健康指標（LDH和ALT）、細胞因子表達（IL-6、IL-2、IL-10、TNF-α、IFN-γ和CRP）、PBMCs的細胞計數及活力評估，以及支架的代表性光學顯微鏡圖像。

培養第4天，將PBMCs與肝臟微組織共培養，并給予兩種濃度的單克隆抗體——伊匹木單抗（Ipilimumab）或英夫利昔單抗（Infliximab），這兩種抗體均有明確的肝損傷風險記錄，且一種為內在肝毒性作用，另一種為特發性肝毒性作用。

每日給藥，每個實驗條件設置3個重復樣本。通過酶聯免疫吸附試驗檢測白蛋白生成，使用細胞毒性檢測試劑盒檢測乳酸脫氫酶（LDH）釋放，采用人丙氨酸氨基轉移酶（ALT）檢測試劑盒測定ALT活性，并通過ELISA檢測C反應蛋白（CRP）、白細胞介素-6（IL-6）、白細胞介素-10（IL-10）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）及干擾素-γ（IFN-γ）的水平。

三、肝芯片體系中PBMC介導單抗藥物iDILI的實驗結果

1. PBMCs與PHHs在微生理系統（MPS）中共培養的健康及功能生物標志物譜

該實驗為了驗證預激活 PBMC + 單抗藥物是誘導肝細胞損傷的核心組合，并通過LDH和ALT兩個關鍵肝損傷標志物量化損傷程度。結果顯示，只有預激活PBMC+單抗藥物才會觸發肝細胞損傷，LDH和ALT兩個核心肝損傷標志物均明顯升高；CN Bio模型準確模擬臨床免疫介導肝損傷機制，數據可靠、可量化，能幫您在臨床前更早發現藥物的免疫肝毒性風險。

圖2：A）與PHHs和PBMCs共培養組相比，在預激活PBMCs與單克隆抗體（伊匹木單抗和英夫利昔單抗）共同作用下，PHHs出現細胞應激跡象，表現為乳酸脫氫酶（LDH）生成增加。B）具有臨床相關性的PHH健康生物標志物——丙氨酸氨基轉移酶（ALT）顯示，當PHHs與預激活PBMCs和單克隆抗體共培養時，出現細胞應激。

2. 外周血單個核細胞（PBMCs）的回收率及活力

該實驗是驗證CN Bio器官芯片系統是否適合進行免疫相關肝毒性（iDILI）研究的關鍵質控數據，圖 3 直接證明了CN Bio 方案的兩大核心優勢：可回收性和特異性機制驗證。48 小時共培養下，PBMC約40%細胞成功回收，支持后續下游分析PBMC活力均維持在80%左右，體系安全無毒。細胞在芯片內存活良好，藥物未直接殺傷免疫細胞，確保后續檢測到的肝毒性是真實的免疫介導反應（iDILI）。

圖3：左圖接種4×10?個細胞后，從Liver-12板中可回收約40%的細胞；右圖在48小時共培養期間，細胞活力維持在較高水平。

3. 在存在伊匹木單抗或英夫利昔單抗的情況下，共培養于MPS中的PHHs與PBMCs的IL-2、IL-6和TNF-α細胞因子表達

結果顯示，預激活 PBMC 是單抗觸發免疫肝損傷的關鍵，只有在這個組合下才會釋放 IL-2/IL-6/TNF-α等炎癥因子；伊匹木單抗（Ipilimumab）的促炎效應更強更持久，與臨床 iDILI 風險更高的觀察吻合；CN Bio 模型能準確區分不同單抗的免疫毒性差異，為您的新藥安全評估提供更貼近臨床的可靠數據。

圖4：A）在預激活PBMCs存在的情況下，兩種藥物均使IL-2表達升高，并在第5天達到峰值，但伊匹木單抗誘導的IL-2表達隨時間推移保持穩定。B）在預激活PBMCs存在的所有條件下，IL-6表達均隨時間升高，其中伊匹木單抗與預激活PBMCs共同作用組的IL-6表達水平更高。C）高濃度伊匹木單抗使TNF-α表達升高且隨時間維持穩定，而低濃度英夫利昔單抗在第5天使TNF-α表達出現峰值。

四、肝芯片-PBMC共培養體系的iDILI研究結論

將人類白細胞抗原（HLA）匹配的外周血單個核細胞（PBMCs）整合到原代人肝細胞（PHH）肝臟微生理系統（MPS）中，為評估單克隆抗體（mAbs）的免疫相關藥物誘導肝損傷（iDILI）潛力提供了一種具有人類相關性的可靠方法。

PhysioMimix Core系統能夠通過3D肝臟微組織持續灌注營養物質、氧氣和免疫細胞，維持生理流動狀態，支持肝細胞長期功能穩定，并促進動態免疫-肝臟相互作用，更貼近體內人類肝臟生理特征。僅在預激活PBMCs與單克隆抗體共同作用下，PHH應激標志物（ALT）升高且細胞因子表達增加，其中伊匹木單抗作用組的標志物水平更高且隨時間維持穩定，這一結果證實了單克隆抗體特異性的iDILI效應。重要的是，該系統可回收免疫細胞用于下游表型分析，從而支持更深入的機制研究。總體而言，本研究數據凸顯了肝臟微生理系統（MPS）在模擬免疫相關藥物誘導肝損傷（DILI）中的優勢，可為風險評估提供支持，并推動新型抗體療法的研發及監管認可。

文獻參考

1. Gerussi,A.,Natalini,A.,Antonangeli,F.,etal.Immune-MediatedDrug-InducedLiverInjury:ImmunogeneticsandExperimentalModels.InternationalJournalofMolecularSciences,2021.

2. Tasnim,F.,Huang,X.,Lee,C.Z.W.,etal.RecentAdvancesinModelsofImmune-MediatedDrug-InducedLiverInjury.FrontiersinToxicology,2021.

3. Onaciu,A.,Grama,A.,Ago?ton,?.,etal.HumanLeukocyteAntigen(HLA)SignaturesandIdiosyncraticDrug-InducedLiverInjury.InternationalJournalofMolecularSciences,2026.

4. FDA.FDARoadmap:NAMsinPreclinicalSafetyStudies(April2025)

本文基于CN Bio公開資料由其中國提供商上海曼博生物整理，僅用于科研信息分享。上海曼博生物可提供CN Bio器官芯片、PhysioMimix系統、Liver MPS肝臟微生理系統、Liver-48高通量篩選、Liver-12深度毒理分析及DILI藥物誘導肝損傷研究相關產品與技術支持，支持先導物優化篩選、藥物安全性評價、探索性毒理學研究及臨床前轉化研究應用。（或者掃描下方圖片訪問曼博生物網站查看CN BIO器官芯片系統解決方案）