子瞻生物的非酒精性脂肪肝（NASH）体外疾病模型产品与服务流程简介（上）
一、为什么需要人源化体外模型研究非酒精性脂肪肝（NASH）？
NASH治疗市场有亿美元，已超过个临床研究。绝大多数治疗药物的三期临床结果是令人失望的，重要原因在于NASH缺乏理想的病理模型和预测模型。
NASH的机制有二次打击假说，肝细胞脂肪变性为一次打击，之后的巨噬细胞产生促炎因子为二次打击。而多次打击假说与脂肪酸导致的脂毒性密切相关。普遍认为，多组分药物和多靶点联合疗法有望成为有效治疗药物。
啮齿类动物模型普遍存在缺陷例如无法再现人体病理生理特征，缺乏足够的预测性，更多局限于终点检测，对疾病发展缺乏有效手段，成本过高及周期过长，缺乏高通量药物筛选能力等。如CCl4模型虽能致肝纤维化但与饮食诱导的NASH无关。而饮食诱导的动物模型如MCDdietHDF-CDAA模型因动物习惯差异，有很大比例动物最终无法造模成功。饮食诱导的NASH模型往往致肥胖或轻度肝纤维化，较难产生炎症的病理特征。目前据报道仅DIAMOND?模型能较完整再现NASH的病理特征。此外，饮食诱导的NASH动物模型至少需要20周，而严重的肝纤维化需30周。
由于上述动物模型的诸多缺陷，NASH的体外模型愈来愈受到重视，尤其是作为临床前治疗药物的组合筛选及MoA研究工具有很大的商业价值。
二、目前国际上主流的NASH体外模型的实现路径
目前国际上主流的体外NASH模型技术实现路径有两类：一是原代肝实质细胞和非肝实质细胞共培养的类器官肝微球，以96孔板或孔板的形式提供药物测试对象，体现了供体肝细胞不同基因背景下的代谢差异、病理进展和对药物的不同响应；二是采用三明治结构或类似结构的灌流培养3D肝组织，同样由肝实质细胞和非肝实质细胞组成，能更好模拟体内肝窦微流体环境、组织内外应力、营养代谢物动态交换，实现了器官芯片内胰岛素/血糖/脂肪酸的生理浓度，模型上的药物试验取得了与临床数据较好的一致性。值得注意的是，相较于动物实验，上述技术平台均已被用来在较短的给药周期内产生大量的相关数据（例如：联合给药或多组分药物、多终点、多靶点、多时间节点等），上述数据对于快速筛选联合治疗方案和机制研究、不良反应预测的价值不言而喻，但模型上产生的数据、与组学、临床指标的结合及也提出了更高的要求，需要有配合模型的新的药物评价体系。
三、子瞻生物自主开发的NASH体外模型及服务流程
子瞻生物认为一套完整的NASH体外疾病模型的产品和服务流程如下图所示，下面分别针对四个部分做简明扼要的阐述，今天介绍前两部分Part1Part2。
PartI，3D肝微球和肝微组织此处特指具特定疾病表征的3D肝微球和3D肝微组织，3D肝微球（spheroids）以96孔板的方式（off-chip）提供而3D肝微组织具三明治结构或类似三明治结构，与微流控肝芯片配合使用（on-chip）。
3D肝微球可以由不同细胞类型共培养形成，加入不同细胞类型及在不同刺激条件下（如FFAloading,highglucose，+LPS，+TGF-β）可分别导致肝实质细胞内脂肪堆积，激活星状细胞导致肝纤维化或激活Kupffercells产生的炎症响应等不同非酒精性脂肪肝的疾病特征。同时结合供体的疾病谱或基因表型可以组合而成一系列的肝微球产品，并赋予每个产品独立的产品目录编号，以满足不同的疾病模型和药物测试需求。
3D肝微球的从冻存细胞株复苏扩增开始到形成微球的培养流程2周，如下图所示。给药前有不同的培养基和刺激物添加方案，即使基本的脂肪酸添加方案中也涉及到脂肪酸浓度、饱和不饱和脂肪酸配比等变化，同时可以加入高糖或胰岛素模拟糖尿病人的代谢状况，从而形成一系列的试验方案、添加物配方和优化后的SOP。
PartII肝器官芯片为了能更好模拟体内微环境（invivophysiology-likecondition），提供营养和代谢物的动态交流，及模拟体内细胞的剪切力，开发结合微流控技术和3D细胞培养的肝器官芯片是必须的，on-chip3D培养将在3D微球中tri-culture或者quad-culture基础上加入特定组分的胞外基质（Extracellularmatrix）形成类似三明治结构的肝微组织，实现灌流培养。
相较3D肝微球结合96孔板的测试能给每个化合物提供7个不同浓度点，子瞻生物的第一代肝芯片产品将提供6个独立灌流的3D肝微组织培养腔单元，结合原位光学和荧光成像，能在提升疾病模型精度的前提下提供相似的药物评价功能，具较好的性价比。
子瞻医药肝芯片及配套设备有如下特点
肝芯片的尺寸类似6孔细胞培养板，内置不同的PDMS模块已方便的更换腔室内部结构，适配不同条件下的3D培养要求。
6个3D肝微组织培养腔各自独立灌流，单独设置入口和出口
原位荧光/光学成像或高内涵扫描从芯片底部进行，兼容目前常用成像设备，可独立扫描每个3D肝微组织。
肝芯片外接CO2气瓶，能独立实现CO2细胞培养箱功能而无需外设细胞培养箱。红圈处分别为CO2气路，CO2浓度传感器和控温元件。
外置储液池和废液池，可实现不同浓度给药和动态取样。
整体设计较为紧凑，为数字化桌面仪器。
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