羅氏通過CN-Bio的Physiomimix MPS多器官系統研究嗎替麥考酚酯的體外藥代動力學。
本研究使用包括腸道和肝臟模型在內的多器官晶元系統來研究嗎替麥考酚酯 （MM） 及其兩種主要代謝物 （MPA、MPag） 的藥代動力學，為未來深入了解腸道和肝臟如何協同工作以影響藥物及其代謝物暴露的影響提供了新的可能性。
藥物代謝是指藥物通過結構修飾形成代謝物的複雜過程。 對於新藥，需要研究藥物代謝和藥代動力學 （DMPK），以確定具有 PK PD 特性的頂級先導化合物，以優化療效並最大限度地減少安全性問題。
藥物代謝研究現狀如下：
1.目前藥物代謝研究的侷限性
1）清除率低的藥物不能使用懸浮肝細胞進行評估。
2）許多系統沒有表現出足夠的II期代謝。
3）在OOC和液體流動“單向流動”的球形模型中無法測量代謝。
4）一些器官晶元技術不適合，因為它們使用聚二甲基矽氧烷（PDMS），可以吸收藥物。
2. physiomimix的進步性
1）代謝能力延長意味著可以評估清除率低的藥物。
2）肝臟晶元提供I期、II期和III期代謝。
3）我們的模型具有優化的細胞培養基比例，確保可測量的新陳代謝。
4）我們的系統由低結合的非矽材料製成。
5） 肝臟晶元模型通常包含 500,000 個細胞，足以檢測稀有代謝物"權力"
在這裡，我們舉了乙個研究的例子：羅氏的乙個研究團隊應用CN-Bio的Physiomimix MPS多器官系統，在體外定量研究了嗎替麥考酚酯的藥代動力學。 近幾年來，多個研究團隊對腸腔作為屏障組織在CN-Bio腸肝雙器官系統中的作用進行了評估，使用了雙氯芬酸、氫化可的松、**lun等藥物，但沒有使用主要在腸道中代謝的藥物。
嗎替麥考酚酯在體內的轉化過程如圖1所示，嗎替麥考酚酯作為前藥MM，在腸、肝、腎中轉化為活性藥物MPA，然後在腸、肝中繼續代謝成無活性的MPAG。 在腸道細胞中由CaCO2和HT29表達的CES、UGT1A9和UGT2B7等酶參與MPA的葡萄糖代謝。
fig.1 嗎替麥考酚酯活化和進一步代謝的主要代謝步驟及參與代謝轉化的主要器官和酶
下圖顯示了羅氏的研究團隊使用帶有CN-Bio和腸肝MPS-TL6耗材板的多器官系統（圖2）。
該板與 CN Bio 的 Physiomimix 多器官實驗室台式儀器相容，由六個孔組成，每個孔有兩個腔室、乙個跨孔屏障模型和乙個肝臟模型（圖 2-A）。 流體流速可以在每個腔室以及從肝腔到跨孔屏障腔的互連通道中獨立控制。 腸屏障模型是在可滲透的transwell膜上培養的腸上皮細胞和杯狀細胞的混合物（圖2-b）。 顯示了三個實驗系統的腔室、介質體積和流速，以及取樣點（圖2-c）。
fig.2 Physiomimix 肝腸 mps 顯示
三種實驗系統是：腸肝共培養、僅腸道（無PHH肝實質細胞）和僅肝臟（無腸道屏障，將藥物注射到無細胞空白的transwell中）。
1）在腸肝共培養實驗開始時，腸頂室的腸道組織由具有屏障和代謝功能的結腸癌CACo2和HT29細胞共同培養。HT29細胞是產生粘液的腸道細胞，可提供額外的擴散屏障。 共培養的目的是為了更好地再現小腸的屏障功能，使腸道通透性與代謝更加相關;在整個孵育過程中，相互連線的流量、基礎流量和肝室流量分別設定為90μlmin，由於技術原因無法測量整個過程中的蒸發，但在基於先前研究的資料分析中被考慮在內。
2）與腸道肝臟共培養實驗不同的是，僅腸道實驗不向肝腔新增細胞。
3）在僅肝臟實驗中，在不使用腸腔的情況下，將流速增加到150μlmin。
表1和圖3顯示了不同隔室的取樣時間、板製備和孵育、總肝蛋白和TEER測量的示意圖。
表 1 和表 3 顯示了在三個實驗系統中評估嗎替麥考酚酯的腸肝 OOC 實驗的初始藥物濃度、單個餾分體積、流速和取樣點時間表和主要事件。
表1顯示了實驗的初始藥物濃度、每個餾分的體積、流速和取樣點
fig.3 在三個實驗系統中評估嗎替麥考酚酯的腸肝OOC實驗的時間線和主要事件
下面，我們將展示三組系統對活性藥物嗎替麥考酚酯（mm）及其代謝物（MPA和MPag）的時間濃度分析結果，每組系統在頂室、基底外側室和肝室取樣和分析。
在圖 4 的腸肝實驗系統中，我們可以看到fig.4.在腸肝實驗系統組中，對嗎替麥考酚酯（mm）及其代謝物（MPA和MPag）的時間濃度進行三重分析
當將10M嗎替麥考酚酯（mm）施用於腸的頂腔時，原藥的濃度迅速下降，而在基底側未檢測到MM。 這表明腸道細胞中的代謝酶迅速水解MM形成活性藥物MPA。
隨後，在腸細胞內形成的活性藥物MPA穿過腸細胞的頂部和腸腔的基底膜，進入較大體積的基底側，以及肝腔（2900L）被稀釋，導致基底室濃度低。
最初在頂端觀察到相對較高濃度的MPA，在實驗開始後不久達到峰值，大約1小時（2.）。5 m），然後隨著藥物回流到腸細胞和較大的基底隔室而下降。
活性藥物MPA在腸細胞和肝細胞中通過醣基化代謝形成無活性代謝物MPAG，該代謝物在肝腸細胞中積累，因為它的形成速度快於從細胞中滲出的速度，並且在48小時孵育結束時，MPA已完全轉化為MPAG。 這與所有培養室中總藥物體積的初始減少和後期孵育期間的增加一致。
fig.5 僅腸道實驗系統組，對原藥嗎替麥考酚酯（mm）及其代謝物（MPA和MPAG）的時間濃度進行三重分析。
在單腸系統中，頂側MM和MPA的濃度時間曲線與肝腸組非常相似，但基底側和肝腔曲線不能完全清楚地指示肝臟對MPA整體代謝的貢獻，可以看出，48小時後， 還有大約 02um MPA未被代謝，這與腸肝組和先前體內研究的資料並不完全一致（圖5）。
fig.6 僅在肝臟實驗系統組中，對原藥嗎替麥考酚酯（mm）及其代謝物（MPA、MPag）的時間濃度進行三重分析
同樣，在僅肝臟的實驗條件下，由於肝細胞的羧酸酯酶活性非常高，前藥MM（濃度較低（1m，但總藥物量相同））在直接給予肝腔後水解非常快，MM的濃度在1小時內低於限值。 僅 30 分鐘後，活性藥物 MPA 達到峰值，48 小時後 MPA 迅速轉化為 MPAG，這一過程說明了肝腔、它在 MPA 的腸肝腔代謝中的作用，以及 MPA 在腸道系統基底側和肝臟區域的相對穩定性（圖 6）。
上述資料共同證實，只有在器官晶元系統裝置中共培養腸道（CaCO2和HT29）細胞和肝細胞，才能對腸道和肝臟的共培養進行更完整和定性的研究，以研究腸道和肝臟對MM、MPA和MPAG的共同貢獻。 同時，這項工作建立在先前使用多器官晶元系統的研究基礎上，並進一步深化了多器官晶元系統在評估腸道和肝臟代謝和清除功能方面的應用，以及研究藥物相互作用的效用。
本軟文僅部分展示了羅氏的研究，全文可參考：
1]lab chip, 2022, 22, 2853 doi: 10.1039/d2lc00276k
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