人肝脏类器官高尿酸血症模型，可用于降尿酸物质筛选评价

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文章背景简介

BACKGROUND INTRODUCTION

高尿酸血症（HUA）是一种由嘌呤代谢异常引起的代谢紊乱。当男性血清尿酸水平＞7．0 mg／L（420μmol／L）；女性血清尿酸水平＞6．0mg／L（360μmol／L）时，即被定义为高尿酸血症，长期的高尿酸血症还可导致痛风和器官损害，同时也是导致高血压、胰岛素抵抗和冠心病的潜在危险因素。近年来，HUA正在成为一个严重的公共卫生问题，根据国家健康和营养检查调查（NHANES），在美国成年人中患病率达到24．4％；在一项系统的荟萃分析中，我国HUA的患病率已达13．3％，被称为高血压、高血脂、高血糖等三高之后的第四高。

降低血清尿酸是预防或治疗HUA的一线策略，但相对于高血压、高血糖、高血脂等，临床可用的降尿酸药物品种相对非常贫乏，主要也就是别嘌呤醇、非布司他、苯溴马隆、秋水仙碱……等有限的几种。而由于实验方案存在耗时、效率低、重复性差等问题，筛选具有降尿酸活性的药物仍然十分困难。此外，一些广泛使用的抗高尿酸药物存在价格昂贵或是具有严重不良反应等问题。因此，需要建立一种高通量的HUA模型，以此提高抗高尿酸血症化合物的筛选效率，在未来用于预防HUA并减缓痛风发展。

近年来，研究人员利用多种方法对化合物进行筛选，例如用高效液相色谱法（HPLC）结合柱后双生物活性测定、电化学生物传感法等筛选黄嘌呤氧化酶（XO）的抑制剂，但这些方法不能完全反映嘌呤的降解和代谢过程。不含尿酸酶的家禽（鸡、鹌鹑）和含尿酸酶的啮齿类动物（SD、Wistar大鼠和小鼠）的体内动物模型也被广泛用于建立HUA模型，但家禽和人类的嘌呤代谢存在一定的物种差异。尿酸氧化酶基因编码的尿酸酶在啮齿类动物肝脏中也会将尿酸降解为尿囊素，这对于建立稳定的小鼠HUA尿酸酶敲除（KO）模型也构成了障碍。

类器官是由多种细胞类型组成的三维（3D）结构，与人体器官拥有高度相似的组织学特征，并能在体外重现其生理功能；具备细胞增殖分化、自我更新、自组装、可长期培养、遗传稳定性等特点。相比传统的 2D 培养模型，类器官代表着一种能够概括整个生物体生理过程的创新技术，具有更接近生理细胞组成和行为、更稳定的基因组、更适合于生物转染和高通量筛选等优势。而与动物模型相比，类器官模型的操作更简单，还能用于研究疾病发生和发展等机理。最近的研究表明，肝脏3D类器官技术可用于复杂的遗传疾病和癌症，并可能在转化医学、个性化医学领域及高通量药物筛选中有重要的应用。近年文献中已经报道了多种被称为类器官的肝脏模型，从单细胞类型的简单球体或囊肿，通常为肝细胞，到分化过程中包含多种类型的细胞模型，例如肝星状细胞、内皮细胞和间充质细胞。总而言之，肝脏类器官模型不仅在分析人类特异性疾病和人类发育机制方面显示出极大的优势，而且为类器官的医学应用提供了极大的应用前景。

类器官与其他模型系统的比较（Jihoon Kim， et al． Nat Rev Mol Cell Biol． 2020 ）

2021年11月，华南理工大学Chuanli Hou等人在《Free Radical Biology and Medicine》（生化与分子生物学2区，IF＝7．376）发表了题为“Establishment of a 3D hyperuricemia model based on cultured human liver organoids”的文章。本文中，作者团队使用人类癌旁肝脏组织培养肝脏类器官，检测了类器官、增殖、分化及嘌呤代谢相关基因的表达能力，然后基于类器官建立HUA模型并通过检测已有的降尿酸物质验证该模型的稳定性。作者发现：（1）所建立的类器官可在长期培养中扩增，在分化的同时维持肝脏成熟基因例如ALB、HNF4α、ZO－1和KRT19的稳定表达；（2）类器官一定程度上能够再现人肝细胞组织形态和功能特征并维持良好的稳定性；（3）类器官可诱导黄嘌呤产生高水平的尿酸，其嘌呤重合成和补救合成相关基因能够高表达，具有高通量筛选抗高尿酸血症功能化合物的潜力。

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所用到的主要方法

METHODS

1．人源肝细胞类器官培养

2．免疫荧光显微技术

3．RT－PCR技术

4．转录组学分析

5．HPLC

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文章主要内容摘要

ABSTRACT

高尿酸血症（Hyperuricemia， HUA）是一种由嘌呤代谢异常引起代谢紊乱，其患病率在世界范围内日益提高。在此篇文章中，研究团队通过体外培养人肝类器官，建立体外模拟高尿酸的三维器官培养系统。肝类器官由肝细胞生成，能够传代数月并保留关键的形态学特征、嘌呤代谢功能和完整的基因表达能力。类器官可以分化为高表达成熟标记物的肝细胞群，包括肝细胞核因子（HNF4α）、上皮细胞钙粘蛋白（E－Ca）和白蛋白（ALB）。值得关注的是，类器官可以在黄嘌呤诱导后产生大量尿酸。除此之外，研究团队还通过检测别嘌呤醇和具有抗高尿酸作用的生物活性物质葛根素，验证了该类器官模型的临床前应用潜力。结果表明，这种新型的类器官模型可用于高尿酸血症生物活性化合物的高通量筛选。

原文标题:人肝脏类器官高尿酸血症模型，可用于降尿酸物质筛选评价