次世代人類迷你肝臟預測藥物毒性反應：精準醫療的突破

「我們的目標是創建一個人類系統，能夠捕捉肝臟和免疫系統如何在患者體內相互作用。」 – Fadoua El Abdellaoui Soussi 博士。

辛辛那提兒童醫院醫療中心與 Roche 合作開發的次世代人類肝臟類器官微陣列平台，在預測藥物毒性反應方面取得了顯著進展。 這個創新模型結合了幹細胞技術和患者特異性免疫細胞，以複製免疫相關的肝損傷，為精準醫療和藥物開發提供了一種有希望的方法。 本專欄將深入探討這項技術的原理、應用和未來發展方向，期能為台灣的學者和研究生提供有價值的資訊。

次世代人類肝臟模型：預測藥物毒性的新利器


傳統方法難以複製特異性藥物引起的肝損傷（iDILI），這是一種罕見但嚴重的免疫反應。 這個模型通過整合遺傳和免疫因素來解決這個問題。

藥物引起的肝損傷(Drug-Induced Liver Injury, DILI)一直是新藥開發和臨床用藥安全的一大挑戰。 DILI的發生機制複雜，涉及藥物本身、宿主基因、免疫反應等多重因素。 傳統的細胞株或動物模型往往難以準確預測人類的DILI風險，導致許多有潛力的藥物在臨床試驗階段宣告失敗，或是在上市後因安全性問題而下架。

辛辛那提兒童醫院醫療中心與 Roche 合作開發的這項新技術，通過結合誘導性多能幹細胞（iPSCs）衍生的肝臟類器官，以及患者自身的 CD8+ T 細胞，成功構建了一個微型化、完全人源化的肝臟系統。 CD8+ T 細胞是負責靶向受損或感染組織的免疫細胞。 該模型包含患者中看到的遺傳和免疫多樣性。 這個系統能夠模擬真實患者對藥物的反應，為藥物毒性預測提供了一個更精準、更可靠的平台。

---

類器官與免疫細胞的巧妙結合：模擬真實患者的反應

---

這個新平台通過結合由誘導性多能幹細胞（iPSCs）製成的肝臟類器官與捐贈者自身的 CD8⁺ T 細胞，有效地模擬了免疫相關的肝損傷。

傳統的體外藥物毒性測試主要依賴於2D細胞培養模型，這些模型缺乏肝臟組織的複雜結構和功能，無法準確模擬體內的藥物代謝和毒性反應。 此外，這些模型通常不包含免疫細胞，因此無法模擬免疫介導的DILI。

而這個新平台的一大亮點，在於將肝臟類器官與患者自身的免疫細胞（CD8+ T 細胞）結合起來。肝臟類器官具有類似於真實肝臟的結構和功能，能夠模擬藥物的代謝途徑和肝細胞的損傷反應。 CD8+ T 細胞則能夠模擬免疫系統對藥物的反應，包括細胞活化、細胞因子釋放和細胞毒殺作用。通過這種巧妙的結合，該平台能夠更真實地模擬患者體內的藥物反應，為藥物毒性預測提供更全面的資訊。

「通過將基礎幹細胞科學與應用毒理學聯繫起來，該模型使類器官研究更接近於轉變藥物的開發和測試方式。」 – Magdalena Kasendra 博士。

---

流感氯沙西林驗證：精準重現免疫相關肝損傷

---

該模型成功地複製了攜帶 HLA-B*57:01 風險基因的個體中，抗生素 flucloxacillin 引起的肝損傷，證明了其準確重現免疫相關肝損傷生物學跡象的能力。

為了驗證該平台的有效性，研究人員選擇了 flucloxacillin 作為測試藥物。 Flucloxacillin 是一種廣泛使用的抗生素，但某些個體對其具有特異性反應，會引發免疫介導的肝損傷。 這種藥物已被證明會導致攜帶 HLA-B*57:01 風險基因的個體發生肝損傷。

實驗結果顯示，該平台能夠準確地重現 flucloxacillin 引起的肝損傷，包括 T 細胞活化、細胞因子釋放和肝細胞損傷等生物學跡象，與易感人群中發生的情況非常相似。 這一結果充分證明了該平台在預測免疫相關肝損傷方面的準確性和可靠性。

---

基於既有技術的創新：實現規模化與高精度

---

該平台建立在先前開發的 iPSCs 人類肝臟類器官的基礎上，並改進為無基質微陣列系統，創建了一個可擴展且可重複的精準毒理學工具。

Takanori Takebe 在肝臟類器官方面的工作為該平台奠定了基礎。

該平台並非從零開始，而是建立在既有的肝臟類器官技術之上，並進行了多項創新和改進。 其中，一個重要的改進是將傳統的基質培養方式改為無基質微陣列系統。 傳統的基質培養方式存在批次間差異大、難以規模化等問題。 而無基質微陣列系統則能夠實現類器官的精準定位和高通量培養，大大提高了實驗的可重複性和效率。

此外，研究人員還對類器官的培養條件和分化方案進行了優化，使其更接近於真實肝臟的結構和功能。 這些改進使得該平台成為一個可擴展且可重複的精準毒理學工具，為大規模藥物篩選和毒性預測提供了可能。

「我們的目標一直是將人類生物學帶入實驗室，使其具有可擴展性、可重複性，並且對患者有意義。」 – CuSTOM 研發主管 Kasendra。

---

產學合作的重要性：加速精準醫療的發展

---

辛辛那提兒童醫院與 Roche 之間的合作，結合了學術創新與行業經驗，從而開發出可預測的人類模型，以提高患者安全性並加速藥物開發。

精準醫療的發展需要跨學科、跨領域的合作。 辛辛那提兒童醫院在幹細胞技術、類器官研究和免疫學方面具有深厚的學術積累，而 Roche 在藥物開發、毒理學評估和臨床轉化方面擁有豐富的行業經驗。 兩者的合作，將學術創新與行業需求緊密結合，加速了精準醫療的發展。

「這種合作展現了將學術創新與行業經驗相結合的力量。 我們共同構建了可預測的人類模型，可以提高患者安全性並加速新藥的開發。」 – Roche 的 Adrian Roth 博士。

Roche 在轉化毒理學方面的經驗與辛辛那提兒童醫院的科學專業知識相輔相成。

---

邁向未來：自動化與高通量篩選

---

辛辛那提兒童醫院的 CuSTOM 加速器正在努力實現類器官檢測的自動化，並實現跨基因多樣性捐贈者群體的高通量篩選，為更有效、更具包容性和個性化的治療方法鋪平道路。

目前，該平台主要用於小規模的藥物毒性預測和機制研究。 然而，為了實現大規模的藥物篩選和個性化治療，研究人員正在努力實現類器官檢測的自動化和高通量篩選。 辛辛那提兒童醫院的 CuSTOM 加速器正在開發自動化的類器官培養和檢測系統，以提高實驗效率和通量。 此外，研究人員還計劃利用該平台對來自不同基因背景的個體進行藥物反應測試，以了解基因多樣性對藥物療效和毒性的影響，為個性化治療提供更精準的指導。

「這項工作反映了 CuSTOM 的願景——將人類類器官科學轉化為改善健康的實用工具。 這僅僅是個開始。」 – Kasendra。

高通量篩選使研究人員能夠分析各種遺傳變異及其對藥物反應的影響。

---

類器官醫學的廣闊前景：連接生物學、工程學與臨床洞察力

---

這項發展例證了類器官醫學的不斷發展，並突顯了連接生物學、工程學和臨床洞察力，以便在臨床試驗之前預測患者對新療法的反應的潛力。

類器官醫學是一個快速發展的新興領域，它融合了生物學、工程學和臨床醫學等多個學科的知識和技術。 類器官不僅可以作為藥物篩選和毒性預測的工具，還可以應用於疾病建模、再生醫學和個性化治療等多個領域。

「……通過連接生物學、工程學和臨床洞察力，我們越來越接近於預測真實患者在接觸新療法之前將如何反應。」 – Kasendra。

類器官醫學正在迅速發展，為藥物發現、個性化醫療和再生療法提供新的途徑。

總而言之，辛辛那提兒童醫院與 Roche 合作開發的次世代人類肝臟類器官微陣列平台，在精準醫療和藥物開發領域具有重要的應用前景。 通過結合幹細胞技術、免疫細胞相互作用和高通量篩選，該平台有望徹底改變藥物開發，提高患者安全性，並為更有效和更具包容性的治療方法鋪平道路。 相關研究成果已發表於《Advanced Science》期刊，讀者可通過搜尋該期刊及文章標題獲取更詳細的資訊。

---

Cincinnati Children’s Hospital Medical Center. (2025, October 15). Scientists
grow mini human livers that predict toxic drug reactions. ScienceDaily.
Retrieved October 15, 2025 from www.sciencedaily.com/releases/2025/10/
251015032259.htm\n—\n Story Source:
Materials provided by Cincinnati Children’s Hospital Medical Center. Note: Content may be edited for style and length.