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    产品应用 | 利用CellInsight成像系统和Varioskan LUX多功能酶标仪进行3D细胞培养模型的肝毒性筛查研究

    Visikol是一家专注于生物成像技术和3D组织分析解决方案的美国生物技术公司。他们专注于通过为客户提供先进的组织成像和先进的细胞培养服务来加快药物发现和开发过程。该公司提供端到端服务,包括3D组织成像、多重组织成像、数字病理学、高含量成像、2D细胞培养分析、3D细胞培养分析和离体组织切片分析。Visikol的专业知识在于将组织转化为可操作的见解,并通过使用细胞培养模型弥合体外测定和体内结果之间的差距。

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    其核心业务涵盖组织透明化试剂开发、高内涵成像分析服务以及药物研发支持。其中组织透明化技术用于优化3D细胞模型(如类器官、球状体)和动物组织的成像效果。Visikol HISTO-M是专为3D细胞球体设计,可实现完整三维模型的透明化,结合成像系统,提升肝类器官等复杂模型的成像质量。


    01背景

    药物性肝损伤(DILI)仍是药物研发面临的主要障碍,临床研究中因毒性问题失败的药物中逾1/4皆源于此。

    药物研发流程的核心目标之一,就是让研究人员在早期阶段识别具有毒性风险的候选药物,从而降低成本并加速整体研发进程。

    虽然2D单层培养的原代人肝细胞(PHHs)一直是体外肝脏模型的传统选择,但其存在明显局限性——尤其是细胞活性和整体功能方面。Visikol与Corning公司建立合作,通过整合Corning经验证的原代人肝细胞来源肝球体技术,为客户提供药物性肝损伤检测服务。

    与传统的2D单层检测相比,这些经过充分表征的独特肝球体模型能更准确预测药物性肝损伤,为研究人员提供高度仿生且高通量的检测方案。Corning开展的系列对比研究表明,在DILI研究中采用其3D模型相较传统2D实验,能显著提升对化合物毒性风险的预测能力。


    02实验方案

    仪器

    CellInsight CX7 Pro高内涵成像分析系统

    Varioskan LUX多功能酶标仪

    分析方法

    微孔板读数

    共聚焦成像或宽场荧光成像

    毒性检测指标

    主要检测指标:

    • 总ATP含量

    高内涵成像检测指标:

    • 细胞活力

    • 细胞凋亡

    • 活性氧(ROS)生成

    • 脂肪变性及磷脂沉积症

    • 胆汁淤积

    • 纤维化

    • 线粒体功能

    • 谷胱甘肽耗竭

    细胞模型

    • 仅原代人肝细胞(PHHs)

    • 原代人肝细胞与非实质细胞共培养体系

    • HepaRG细胞与非实质细胞共培养体系

    • 其他模型/可定制模型(按需提供)

    供试品浓度

    标准8浓度点检测

    重复数

    3次

    成像分析

    血管面积/体积定量分析

    血管分支长度与分叉频率定量(可选)

    血管迂曲度定量(可选)

    血管走向分析(可选)

    时间点

    对照组模型:单层细胞模型(给药后24小时检测)

    3D细胞模型:两周内设置3个给药时间点

    (其他检测时间点可定制)

    质量控制

    溶剂对照组:0.1%DMSO(载体对照)

    阳性对照组:1-3类DILI标准药物

    数据提交

    剂量反应曲线、半数抑制浓度(IC50)及安全阈值


    03典型数据

    在采用Corning 3D原代人肝细胞(PHH)球体模型进行的100种化合物筛选中,研究显示:当使用50倍Cmax的安全阈值(即MOS 50)时,重复给药的3D PHH球体模型在检测1-3类DILI化合物(严重临床关注、高度临床关注及低度临床关注)时,比同批次PHH的2D单层培养模型表现出更高敏感性。值得注意的是,2D单层培养模型在多数情况下未能检测出这些DILI化合物的肝毒性。


    然而对于4-5类DILI化合物,与2D单层培养相比,PHH球体模型出现更多假阳性结果——表现为3D球体的MOS值更频繁地低于MOS 50阈值。如表1所示,MOS阈值的选择显著影响毒性检测的敏感性和特异性:当采用更严格的MOS 10和MOS 30标准时,3D毒性测试的假阳性率降低,但其特异性仍优于2D检测。


    定量对比显示,3D PHH球体模型对1-3类DILI化合物诱导肝毒性的检测敏感性达到61%,是2D单层培养(26%)的2-3倍。Proctor等学者最新研究也报道了类似结果,证实3D培养相较2D PHH模型具有显著的敏感性提升优势。

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    体外毒性试验中安全边际(MOS,即IC50与Cmax比值)结果汇总

    虚线代表MOS值为50的阈值(用于判定各受试化合物肝毒性阳性/阴性结果的临界值之一)。从左至右分别为DILI 1类、2类和3类化合物的分组图示,DILI 4类与5类对照化合物合并展示。对于在测试浓度范围内未检测到毒性(ND)的化合物,其IC50/Cmax比值统一标注在图表顶部2000位置。



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    • 自动化仪器校准和自检功能有助于保障可靠性能

    • CisBio Bioassays认证的可进行HTRF的读数仪

    • 通过了Promega公司的DLReady认证


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