同步评估T细胞治疗药效与肝毒性，InSphero Akura Twin器官芯片锁定治疗窗口

摘要：采用Akura Twin芯片同步评价HER2×CD3 BiTE抗肿瘤药效、免疫活化与肝毒性，区分两种肝损伤机制，准确划定药物安全治疗窗口。

关键词：器官芯片、肝毒性、T细胞治疗、免疫毒性、微流控器官芯片、Akura Twin、BiTE疗法、3D微组织、非临床安全性评价、抗肿瘤药效、CAR-T、细胞因子释放综合征、双特异性T细胞衔接抗体

本研究的数据由罗氏创新中心制药研究与早期开发部门（Roche Innovation Center，Basel，Switzerland）的研究者使用InSphero AG（访问曼博生物查看具体详情）的Akura Twin微流控器官芯片产出。

如果您正在研究BiTE/TCE/CD3双抗和CAR-T/TCR-T的免疫细胞浸润、实体瘤杀伤、正常组织毒性以及多器官安全性评价，并被免疫毒性、肝毒性、CRS、非临床安全性研究困扰，欢迎仔细阅读此文并联系我们获取原文及Akura Twin的更多信息。

基于免疫功能完整的高通量InSphero Akura Twin共培养系统进行双特异性T细胞衔接器抗肿瘤疗效与肝脏安全性的联合研究

图1.Akura Twin共培养系统毒性测试示意图。使用Akura Twin检测细胞因子或诱导免疫反应（小分子化药、抗体、细胞治疗等）对同一肿瘤来源器官或不同器官（健康或患病）产生的非靶标效应（毒性）。

一、InSphero Akura Twin：一种高通量、更简单的器官间串扰芯⽚模型

Akura Twin芯⽚采⽤并排双腔共培养设计，可实现两个3D微组织（球体或类器官）之间的直接相互作⽤，并⽀持引⼊免疫细胞，准确调控培养腔之间的物质交换与细胞通信。单块培养板至多可同时开展192种实验条件，结合可编程重⼒驱动灌流系统，研究⼈员能够选择性地控制相连培养腔之间可溶性因⼦和免疫细胞的交换，从⽽构建具有免疫功能的器官间相互作⽤模型，为器官互作、免疫响应及疾病机制研究提供强⼤的实验⼯具（如下图）。

图2 .Akura Twin器官芯片组合示意图。左上：InSphero可编程一体式倾斜器;右上：Akura Twin器官芯片；左下：Akura Twin剖面结构，该结构能实现多器官串联，搭配倾斜器能实现生理相关的流体剪切力。SureXchange凸台设计，长期给药、多次换液不会丢失微组织。高通量成像兼容以及通道抗黏附涂层。

二、在高通量Akura Twin微流控器官芯片中重现复杂器官相互作用

我们的目标是为了基于Akura Twin芯片同步解析BiTE疗法（Bispecific T Cell Engager，双特异性T细胞衔接抗体）药物药效、免疫活化以及肝毒性。如下图，实验设计：

• 准确的Insphero 3D InSight肝脏微组织模型，由原代人肝细胞（hepatocytes）、Kupffer细胞和内皮细胞共同构成；

• Insphero 3D InSight Tumor-CAF共培养模型，用于重现肿瘤微环境（TME）；

• 使用非自体来源的免疫细胞，以及临床候选药物HER2×CD3 BiTE（runimotamab，RG6194），BiTE介导T细胞活化→肿瘤杀伤，同时可能引起靶向性或脱靶性不良反应→细胞因子释放→肝毒性。

图3.实验设计及模型表征

三、抗肿瘤药效：HER2×CD3 BiTE具备细胞/剂量双重依赖的靶向杀伤能力

如下图，向体系中加入梯度数量的外周血单个核细胞（PBMC）后，αCD3/αCD28处理组与1μg/mLHER2×CD3 BiTE给药组均呈现细胞数量依赖性肿瘤消退效应；而仅添加静息PBMC的组别未观察到任何抗肿瘤作用。

在体系含有5000个PBMC（效应细胞：肿瘤细胞E:T比例1:5）的条件下，给予梯度浓度HER2×CD3双特异性T细胞衔接抗体（BiTE）处理，可产生剂量依赖性肿瘤杀伤效果。

图4.HER2xCD3 BiTE以剂量依赖的方式诱导肿瘤杀伤

在体系含有5000个外周血单个核细胞（PBMC，效应细胞与肿瘤细胞E:T比例1:5）的条件下，分别采用αCD3/αCD28、1μg/mLHER2×CD3双特异性衔接抗体（BiTE）处理，如下图，培养第7天时可观察到CD3⁺、CD8⁺、颗粒酶B阳性免疫细胞大量浸润至肿瘤微球内部；通过活化Caspase-3染色可直观证实免疫细胞介导肿瘤细胞发生死亡。无PBMC组、仅静息PBMC对照组均未出现免疫细胞浸润，也无肿瘤细胞凋亡现象。

图5.HER2×CD3 BiTE杀伤肿瘤的免疫组化染色结果图

四、免疫活化特征：体外复现T细胞激活介导的细胞因子释放综合征

体系内加入5000个外周血单个核细胞（PBMC，效应细胞：肿瘤细胞E:T比例1:5），并以10μg/mLHER2×CD3双特异性T细胞衔接抗体（BiTE）处理后，下图结果显示，HER2×CD3 BiTE可诱导杀伤性T细胞相关细胞因子大量分泌。

图6.HER2xCD3双特异性衔接器（BiTE）诱导炎症细胞因子释放

五、肝脏脱靶安全：机制区分直接T细胞浸润损伤与炎症间接肝毒性

在体系中分别加入αCD3/αCD28或1μg/mLHER2×CD3双特异性T细胞衔接抗体（BiTE），并搭配梯度数量的外周血单个核细胞（PBMC）共同培养，结果显示：培养第3天出现细胞数量依赖性的丙氨酸氨基转移酶（ALT）急性释放，但培养至第7天未再观测到该现象。

图7.梯度PBMC诱导急性肝损伤;第3天ALT释放呈细胞数量依赖性，7天毒性消退

体系中加入5000个外周血单个核细胞（PBMC，效应细胞：肿瘤细胞E:T比例1:5），给予梯度浓度的HER2×CD3双特异性T细胞衔接抗体（BiTE）处理后，以第3天上清丙氨酸氨基转移酶（ALT）释放量作为评价指标，可见剂量依赖性急性肝损伤；该肝损伤效应在第7天已无法检出。

图8.梯度HER2×CD3 BiTE诱导急性肝损伤。第3天ALT释放呈剂量依赖性，7天损伤缓解。

体系内加入5000个外周血单个核细胞（PBMC，效应细胞：靶细胞E:T比例1:5），分别用αCD3/αCD28、1μg/mLHER2×CD3双特异性T细胞衔接抗体（BiTE）处理，培养至第7天可见：αCD3/αCD28组肝脏微球中出现大量CD3⁺、CD8⁺、颗粒酶B阳性免疫细胞浸润；活化型Caspase-3染色可直观证明免疫细胞直接诱导肝细胞凋亡。而HER2×CD3 BiTE处理组未见免疫细胞向肝脏组织浸润，提示该药物引发的肝损伤为细胞因子释放综合征（CRS）介导的间接损伤。

图9.肝脏组织免疫组化。广谱T激活剂可诱导T细胞直接浸润肝脏并造成肝细胞凋亡。

六、结论

依托Akura Twin双器官芯片同步开展BiTE药物药效与安全性联合评估，可更准确界定药物治疗窗口，筛选肝脏不良反应风险更低的候选分子。

七、从哪里可获得Akura Twin器官芯片？

上海曼博生物医药科技有限公司为Insphero正式授权的中国提供商，如果您对Akura Twin感兴趣，欢迎联系我们获取原资源，帮助您熟悉该产品，从而更好地应用于您的3D研究流程中，这些资源包括但不限于Akura Twin的常问问题（FAQ）、产品手册、操作指南、应用说明等等。

扩展阅读（可访问曼博生物查看具体技术文章）

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本文基于InSphero公开资料由其中国提供商上海曼博生物整理，用于科研信息分享、实验参考等。上海曼博生物可提供InSphero Akura Twin微流控器官芯片、3D InSight肝脏微组织、3D InSight Tumor-CAF共培养模型、AkuraPLUS悬滴培养系统及相关器官芯片和3D微组织产品。可扫描下方图片访问曼博生物查看InSphero器官芯片具体解决方案。