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                      人肝臟類器官高尿酸血癥模型,可用于降尿酸物質篩選評價

                      01

                      文章背景簡介  

                      BACKGROUND INTRODUCTION

                      高尿酸血癥(HUA)是一種由嘌呤代謝異常引起的代謝紊亂。當男性血清尿酸水平>7.0 mg/L(420μmol/L);女性血清尿酸水平>6.0mg/L(360μmol/L)時,即被定義為高尿酸血癥,長期的高尿酸血癥還可導致痛風和器官損害,同時也是導致高血壓、胰島素抵抗和冠心病的潛在危險因素。近年來,HUA正在成為一個嚴重的公共衛生問題,根據國家健康和營養檢查調查(NHANES),在美國成年人中患病率達到24.4%;在一項系統的薈萃分析中,我國HUA的患病率已達13.3%,被稱為高血壓、高血脂、高血糖等三高之后的第四高。

                      降低血清尿酸是預防或治療HUA的一線策略,但相對于高血壓、高血糖、高血脂等,臨床可用的降尿酸藥物品種相對非常貧乏,主要也就是別嘌呤醇、非布司他、苯溴馬隆、秋水仙堿……等有限的幾種。而由于實驗方案存在耗時、效率低、重復性差等問題,篩選具有降尿酸活性的藥物仍然十分困難。此外,一些廣泛使用的抗高尿酸藥物存在價格昂貴或是具有嚴重不良反應等問題。因此,需要建立一種高通量的HUA模型,以此提高抗高尿酸血癥化合物的篩選效率,在未來用于預防HUA并減緩痛風發展。

                      近年來,研究人員利用多種方法對化合物進行篩選,例如用高效液相色譜法(HPLC)結合柱后雙生物活性測定、電化學生物傳感法等篩選黃嘌呤氧化酶(XO)的抑制劑,但這些方法不能完全反映嘌呤的降解和代謝過程。不含尿酸酶的家禽(雞、鵪鶉)和含尿酸酶的嚙齒類動物(SD、Wistar大鼠和小鼠)的體內動物模型也被廣泛用于建立HUA模型,但家禽和人類的嘌呤代謝存在一定的物種差異。尿酸氧化酶基因編碼的尿酸酶在嚙齒類動物肝臟中也會將尿酸降解為尿囊素,這對于建立穩定的小鼠HUA尿酸酶敲除(KO)模型也構成了障礙。

                      類器官是由多種細胞類型組成的三維(3D)結構,與人體器官擁有高度相似的組織學特征,并能在體外重現其生理功能;具備細胞增殖分化、自我更新、自組裝、可長期培養、遺傳穩定性等特點。相比傳統的 2D 培養模型,類器官代表著一種能夠概括整個生物體生理過程的創新技術,具有更接近生理細胞組成和行為、更穩定的基因組、更適合于生物轉染和高通量篩選等優勢。而與動物模型相比,類器官模型的操作更簡單,還能用于研究疾病發生和發展等機理。最近的研究表明,肝臟3D類器官技術可用于復雜的遺傳疾病和癌癥,并可能在轉化醫學、個性化醫學領域及高通量藥物篩選中有重要的應用。近年文獻中已經報道了多種被稱為類器官的肝臟模型,從單細胞類型的簡單球體或囊腫,通常為肝細胞,到分化過程中包含多種類型的細胞模型,例如肝星狀細胞、內皮細胞和間充質細胞。總而言之,肝臟類器官模型不僅在分析人類特異性疾病和人類發育機制方面顯示出極大的優勢,而且為類器官的醫學應用提供了極大的應用前景。

                      類器官與其他模型系統的比較(Jihoon Kim, et al. Nat Rev Mol Cell Biol. 2020 )

                      2021年11月,華南理工大學Chuanli Hou等人在《Free Radical Biology and Medicine》(生化與分子生物學2區,IF=7.376)發表了題為“Establishment of a 3D hyperuricemia model based on cultured human liver organoids”的文章。本文中,作者團隊使用人類癌旁肝臟組織培養肝臟類器官,檢測了類器官、增殖、分化及嘌呤代謝相關基因的表達能力,然后基于類器官建立HUA模型并通過檢測已有的降尿酸物質驗證該模型的穩定性。作者發現:(1)所建立的類器官可在長期培養中擴增,在分化的同時維持肝臟成熟基因例如ALB、HNF4α、ZO-1和KRT19的穩定表達;(2)類器官一定程度上能夠再現人肝細胞組織形態和功能特征并維持良好的穩定性;(3)類器官可誘導黃嘌呤產生高水平的尿酸,其嘌呤重合成和補救合成相關基因能夠高表達,具有高通量篩選抗高尿酸血癥功能化合物的潛力。

                      02

                      所用到的主要方法

                      METHODS  

                      1.人源肝細胞類器官培養

                      2.免疫熒光顯微技術

                      3.RT-PCR技術

                      4.轉錄組學分析

                      5.HPLC

                      03

                      文章主要內容摘要

                      ABSTRACT

                      高尿酸血癥(Hyperuricemia, HUA)是一種由嘌呤代謝異常引起代謝紊亂,其患病率在世界范圍內日益提高。在此篇文章中,研究團隊通過體外培養人肝類器官,建立體外模擬高尿酸的三維器官培養系統。肝類器官由肝細胞生成,能夠傳代數月并保留關鍵的形態學特征、嘌呤代謝功能和完整的基因表達能力。類器官可以分化為高表達成熟標記物的肝細胞群,包括肝細胞核因子(HNF4α)、上皮細胞鈣粘蛋白(E-Ca)和白蛋白(ALB)。值得關注的是,類器官可以在黃嘌呤誘導后產生大量尿酸。除此之外,研究團隊還通過檢測別嘌呤醇和具有抗高尿酸作用的生物活性物質葛根素,驗證了該類器官模型的臨床前應用潛力。結果表明,這種新型的類器官模型可用于高尿酸血癥生物活性化合物的高通量篩選。

                             原文標題 : 人肝臟類器官高尿酸血癥模型,可用于降尿酸物質篩選評價

                      聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權或其他問題,請聯系舉報。

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