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类器官顶膜内翻问题及二维屏障模型的探索2026-11-05 08:39:53

转录组学证据进一步表明,人源小肠类器官与真实小肠组织在基因表达谱上具有高度相关性,其转运体和代谢酶的表达水平更接近体内状态,显著优于传统的Caco-2细胞模型。这些特性使小肠类器官构建的药物吸收评价模型更接近人体生理环境。尽管小肠类器官在细胞多样性和组织相似性方面具有显著优势,但其固有的“顶膜内翻”结构,为药物评价带来了严重的物理障碍。在这一结构中,负责药物吸收的顶端膜朝向封闭的囊腔内部,极大地限制了其在吸收动力学研究中的应用。为解决这一难题,研究者探索了将3D类器官或enteroids解离后接种于Transwell或其他平面支撑物上,使上皮细胞形成顶端面可直接暴露于培养基的极化2D单层模型。

Kozuka等建立并表征了人和小鼠小肠/大肠来源的上皮细胞单层平台,结果显示该模型可形成紧密连接和极化结构,并保留一定的肠上皮谱系特征,为药物转运、屏障功能和顶端侧暴露研究提供了更易操作的模型体系。通过培养条件的精确调控,研究者还构建了极性反转的“apical-out”类器官,同样实现了对顶端膜的直接接触。Davoudi等则另辟蹊径,利用基底侧给药的策略,通过成像观察药物在囊腔内的积累,以此验证了P-gp的外排功能和纳米粒的跨上皮转运。然而,这些策略在操作便捷性、实验通量和定量准确性方面仍存在局限,难以满足药物早期开发的高通量筛选需求。
 
因此,如何将具有“顶膜内翻”结构的3D类器官,转化为一种极性正确、顶端易于接触且适用于高通量实验的2D屏障模型,成为该领域亟待解决的技术挑战。为了克服这一物理障碍,研究者开始探索将3D类器官转化为2D单层膜屏障模型,以构建更具生理相关性且易于操作的药物评价平台。值得关注的是,Gill等的最新研究证实,经肠类器官与微流控芯片耦合构建的“肠芯片”模型,已成功复现人小肠的蠕动、黏液分泌及微生物共培养微环境,在模拟口服药物首过代谢与肠道菌群介导转化方面展现出前所未有的预测能力。
 
出自《小肠类器官来源屏障模型在药物吸收评价中的应用进展》作者张克霞,翟珊,张洲。