摘要：采用Akura Twin芯片同步評價HER2×CD3 BiTE抗腫瘤藥效、免疫活化與肝毒性，區分兩種肝損傷機制，準確劃定藥物安全治療窗口。

關鍵詞：器官芯片、肝毒性、T細胞治療、免疫毒性、微流控器官芯片、Akura Twin、BiTE療法、3D微組織、非臨床安全性評價、抗腫瘤藥效、CAR-T、細胞因子釋放綜合征、雙特異性T細胞銜接抗體

本研究的數據由羅氏創新中心制藥研究與早期開發部門（Roche Innovation Center，Basel，Switzerland）的研究者使用InSphero AG（訪問曼博生物查看具體詳情）的Akura Twin微流控器官芯片產出。

如果您正在研究BiTE/TCE/CD3雙抗和CAR-T/TCR-T的免疫細胞浸潤、實體瘤殺傷、正常組織毒性以及多器官安全性評價，并被免疫毒性、肝毒性、CRS、非臨床安全性研究困擾，歡迎仔細閱讀此文并聯系我們獲取原文及Akura Twin的更多信息。

基于免疫功能完整的高通量InSphero Akura Twin共培養系統進行雙特異性T細胞銜接器抗腫瘤療效與肝臟安全性的聯合研究

圖1.Akura Twin共培養系統毒性測試示意圖。使用Akura Twin檢測細胞因子或誘導免疫反應（小分子化藥、抗體、細胞治療等）對同一腫瘤來源器官或不同器官（健康或患病）產生的非靶標效應（毒性）。

一、InSphero Akura Twin：一種高通量、更簡單的器官間串擾芯?模型

Akura Twin芯?采?并排雙腔共培養設計，可實現兩個3D微組織（球體或類器官）之間的直接相互作?，并?持引?免疫細胞，準確調控培養腔之間的物質交換與細胞通信。單塊培養板至多可同時開展192種實驗條件，結合可編程重?驅動灌流系統，研究?員能夠選擇性地控制相連培養腔之間可溶性因?和免疫細胞的交換，從?構建具有免疫功能的器官間相互作?模型，為器官互作、免疫響應及疾病機制研究提供強?的實驗?具（如下圖）。

圖2 .Akura Twin器官芯片組合示意圖。左上：InSphero可編程一體式傾斜器;右上：Akura Twin器官芯片；左下：Akura Twin剖面結構，該結構能實現多器官串聯，搭配傾斜器能實現生理相關的流體剪切力。SureXchange凸臺設計，長期給藥、多次換液不會丟失微組織。高通量成像兼容以及通道抗黏附涂層。

二、在高通量Akura Twin微流控器官芯片中重現復雜器官相互作用

我們的目標是為了基于Akura Twin芯片同步解析BiTE療法（Bispecific T Cell Engager，雙特異性T細胞銜接抗體）藥物藥效、免疫活化以及肝毒性。如下圖，實驗設計：

• 準確的Insphero 3D InSight肝臟微組織模型，由原代人肝細胞（hepatocytes）、Kupffer細胞和內皮細胞共同構成；

• Insphero 3D InSight Tumor-CAF共培養模型，用于重現腫瘤微環境（TME）；

• 使用非自體來源的免疫細胞，以及臨床候選藥物HER2×CD3 BiTE（runimotamab，RG6194），BiTE介導T細胞活化→腫瘤殺傷，同時可能引起靶向性或脫靶性不良反應→細胞因子釋放→肝毒性。

圖3.實驗設計及模型表征

三、抗腫瘤藥效：HER2×CD3 BiTE具備細胞/劑量雙重依賴的靶向殺傷能力

如下圖，向體系中加入梯度數量的外周血單個核細胞（PBMC）后，αCD3/αCD28處理組與1μg/mLHER2×CD3 BiTE給藥組均呈現細胞數量依賴性腫瘤消退效應；而僅添加靜息PBMC的組別未觀察到任何抗腫瘤作用。

在體系含有5000個PBMC（效應細胞：腫瘤細胞E:T比例1:5）的條件下，給予梯度濃度HER2×CD3雙特異性T細胞銜接抗體（BiTE）處理，可產生劑量依賴性腫瘤殺傷效果。

圖4.HER2xCD3 BiTE以劑量依賴的方式誘導腫瘤殺傷

在體系含有5000個外周血單個核細胞（PBMC，效應細胞與腫瘤細胞E:T比例1:5）的條件下，分別采用αCD3/αCD28、1μg/mLHER2×CD3雙特異性銜接抗體（BiTE）處理，如下圖，培養第7天時可觀察到CD3?、CD8?、顆粒酶B陽性免疫細胞大量浸潤至腫瘤微球內部；通過活化Caspase-3染色可直觀證實免疫細胞介導腫瘤細胞發生死亡。無PBMC組、僅靜息PBMC對照組均未出現免疫細胞浸潤，也無腫瘤細胞凋亡現象。

圖5.HER2×CD3 BiTE殺傷腫瘤的免疫組化染色結果圖

四、免疫活化特征：體外復現T細胞激活介導的細胞因子釋放綜合征

體系內加入5000個外周血單個核細胞（PBMC，效應細胞：腫瘤細胞E:T比例1:5），并以10μg/mLHER2×CD3雙特異性T細胞銜接抗體（BiTE）處理后，下圖結果顯示，HER2×CD3 BiTE可誘導殺傷性T細胞相關細胞因子大量分泌。

圖6.HER2xCD3雙特異性銜接器（BiTE）誘導炎癥細胞因子釋放

五、肝臟脫靶安全：機制區分直接T細胞浸潤損傷與炎癥間接肝毒性

在體系中分別加入αCD3/αCD28或1μg/mLHER2×CD3雙特異性T細胞銜接抗體（BiTE），并搭配梯度數量的外周血單個核細胞（PBMC）共同培養，結果顯示：培養第3天出現細胞數量依賴性的丙氨酸氨基轉移酶（ALT）急性釋放，但培養至第7天未再觀測到該現象。

圖7.梯度PBMC誘導急性肝損傷;第3天ALT釋放呈細胞數量依賴性，7天毒性消退

體系中加入5000個外周血單個核細胞（PBMC，效應細胞：腫瘤細胞E:T比例1:5），給予梯度濃度的HER2×CD3雙特異性T細胞銜接抗體（BiTE）處理后，以第3天上清丙氨酸氨基轉移酶（ALT）釋放量作為評價指標，可見劑量依賴性急性肝損傷；該肝損傷效應在第7天已無法檢出。

圖8.梯度HER2×CD3 BiTE誘導急性肝損傷。第3天ALT釋放呈劑量依賴性，7天損傷緩解。

體系內加入5000個外周血單個核細胞（PBMC，效應細胞：靶細胞E:T比例1:5），分別用αCD3/αCD28、1μg/mLHER2×CD3雙特異性T細胞銜接抗體（BiTE）處理，培養至第7天可見：αCD3/αCD28組肝臟微球中出現大量CD3?、CD8?、顆粒酶B陽性免疫細胞浸潤；活化型Caspase-3染色可直觀證明免疫細胞直接誘導肝細胞凋亡。而HER2×CD3 BiTE處理組未見免疫細胞向肝臟組織浸潤，提示該藥物引發的肝損傷為細胞因子釋放綜合征（CRS）介導的間接損傷。

圖9.肝臟組織免疫組化。廣譜T激活劑可誘導T細胞直接浸潤肝臟并造成肝細胞凋亡。

六、結論

依托Akura Twin雙器官芯片同步開展BiTE藥物藥效與安全性聯合評估，可更準確界定藥物治療窗口，篩選肝臟不良反應風險更低的候選分子。

七、從哪里可獲得Akura Twin器官芯片？

上海曼博生物醫藥科技有限公司為Insphero正式授權的中國提供商，如果您對Akura Twin感興趣，歡迎聯系我們獲取原資源，幫助您熟悉該產品，從而更好地應用于您的3D研究流程中，這些資源包括但不限于Akura Twin的常問問題（FAQ）、產品手冊、操作指南、應用說明等等。

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本文基于InSphero公開資料由其中國提供商上海曼博生物整理，用于科研信息分享、實驗參考等。上海曼博生物可提供InSphero Akura Twin微流控器官芯片、3D InSight肝臟微組織、3D InSight Tumor-CAF共培養模型、AkuraPLUS懸滴培養系統及相關器官芯片和3D微組織產品。可掃描下方圖片訪問曼博生物查看InSphero器官芯片具體解決方案。