胃肠道毒性（gastrointestinal toxicities，GIT）是临床研究中最常见的不良反应之一，据统计约有9%的临床项目由于胃肠道毒性导致临床实验失败^[1]。这使得药物肠毒性评价模型的选择变得尤为关键。传统的评估方法无法提供准确可靠的结果，因此需要寻找更有效的解决方案。

近年来，肠道类器官模型作为一种新兴技术引起了广泛关注。相比于传统的动物模型和2D细胞模型，类器官能够更真实地模拟人体肠道组织的结构和功能，并且具有长期稳定培养的能力。这使它成为药物安全性评价领域中备受期待的突破技术。而肠道类器官的培养平台需要先进的微流控技术和稳定性的质控体系以更好地模拟人体肠道环境，有效地培养出功能完整的肠道类器官。

基于IBAC^® M1芯片，大橡科技成功培养出具有成熟细胞亚型的正常人肠类器官，可通过特定的生长培养基维持干性细胞族群，在体外进行多代次的扩增与培养。通过分化培养基诱导特定细胞通路，肠道类器官可逐步分化与成熟，重现肠道特有的出芽隐窝样结构（见红箭头）。在新药临床前研究的肠毒性评价，肠道发育、肠道疾病分子机制及肠道微生态研究中，肠类器官模型具有广泛的应用前景。

H&E 染色结果显示，成熟的肠道类器官呈现致密排列的柱状上皮，与体内肠道上皮相仿。IHC 染色结果显示，肠道上皮中吸收细胞与杯状细胞的标志物均有显著表达（吸收细胞：VIL，杯状细胞：MUC2）。

在IBAC^® M1芯片上构建的肠类器官屏障模型具有稳定的屏障功能和高度相似的生理功能。同时可以与免疫细胞以及其他多种细胞、类器官进行共培养。在新药研发的肠毒性评估、药代动力学评价及肠道疾病和肠道微生态的分子机制研究中，肠类器官屏障模型具有广泛的应用前景。

稳定的屏障功能

在流体作用下，芯片内小肠上皮单层会形成复杂的三维组织结构（隐窝-绒毛结构）；在Transwell孔板上或静态培养条件下仅维持致密的鹅卵石结构。

测试不同平台的屏障的跨内皮电阻（trans-epithelial electrical resistance，TEER）时发现，小肠上皮单层的TEER会随培养逐渐增加，十天后稳定于200 Ω*cm²；而在Transwell孔板上或静态培养条件下，TEER随培养持续增加，稳定性差。为保证后续检测阶段数据的稳定性，我们同时比对了模型在12天和24天的TEER都能保证较好的稳定性，为长时间周期的实验提供了稳定的检测平台。

IBAC^® M1 芯片中构建的肠类器官屏障具有与人肠道上皮相仿的绒毛样结构。

免疫荧光表征结果显示，小肠类器官屏障具有成熟的肠道细胞亚型：肠道吸收型细胞（标志物VIL）和杯状细胞（标志物MUC2），同时仍保留部分干性细胞群（标志物Ki67）。VIL在绒毛样结构中表达较集中，MUC2均匀覆盖于上皮表层，而Ki67在基底侧表达，与体内生理现象相似。另外，小肠类器官屏障还重现了体内生理情况下羧酸酯酶（Carboxylesterases, CES）的表达：通过评估底物DABE的代谢产物，发现高M2产量反映了肠道特征CES2的高活性，低M1/DAB产量则反映了肝脏特征CES1的低表达，与人体内生理情况一致。

总之，肠道类器官模型作为一种新兴技术，在解决药物研发中的胃肠道毒性问题方面具有巨大潜力。它能够更真实地模拟人体肠道组织结构和功能，并具有长期稳定培养的能力。通过使用这一技术，我们可以更好地评估药物的安全性，加速药物研发进程，更快地为患者提供安全有效的治疗药物。

参考文献：