在新药研发的长跑中,肝脏毒性是导致药物在临床后期失败或被撤市的原因。这是因为传统的永生化细胞系(如HepG2)往往缺失关键的药物代谢酶(CYP450家族)和转运蛋白,无法真实模拟人体肝脏的代谢转化过程。人原代肝细胞是从人肝组织中直接分离得到的鲜活细胞,完整保留了体内的酶表达谱、代谢活性及药物转运机制,是目前进行药物代谢与毒理学研究(ADME-Tox)的可靠体外模型。
人原代肝细胞最大的优势在于其“功能性”。不同于肿瘤细胞系,原代肝细胞能够表达Ⅰ相(氧化、还原、水解)和Ⅱ相(葡萄糖醛酸化、硫酸化)代谢酶,并能准确预测药物的清除率和药物相互作用(DDI)风险。在药物筛选管线中,科研人员利用悬浮培养的肝细胞进行短期孵育,测定药物浓度随时间的变化曲线,从而计算半衰期;或者利用胶原三明治培养或微图案培养技术,将肝细胞维持在高分化状态长达2-4周,用于慢性毒性和药物诱导肝损伤(DILI)的研究。

除了药物研发,人原代肝细胞在细胞治疗领域也展现出巨大潜力。对于急性肝衰竭或终末期肝病,原位肝移植受到供体短缺的限制,而肝细胞移植作为一种细胞替代疗法,通过将健康的原代肝细胞输注到患者体内,可暂时支持肝功能,为患者争取等待供体或肝脏再生的宝贵时间。此外,在生物人工肝设备中,装载人原代肝细胞的生物反应器充当了“体外肝脏”的功能,帮助清除患者血液中的毒素。
尽管人原代肝细胞极其珍贵,但在使用上也面临挑战。由于供体个体差异(年龄、性别、用药史、生活习惯),不同批次肝细胞的代谢活性可能存在显著差异,因此在实验设计中必须设立严格的对照组,并尽可能使用多供体混合库来降低偏差。同时,原代肝细胞对体外环境非常敏感,分离和培养过程需严格无菌,并使用专用的肝细胞维持培养基(如含胰岛素、转铁蛋白、地塞米松等成分),以延缓去分化进程。作为连接临床前动物实验与人体临床试验的桥梁,人原代肝细胞正以其生理相关性,守护着新药上市的安全底线。