肝脏作为药物暴露的关键器官，在药物代谢与毒性过程中发挥着重要作用。原代肝细胞（Primary Hepatocytes）保留了完整的细胞属性及生理水平的酶和辅助因子，包括膜结合酶，如细胞色素P450（Cytochrome P450）及胞质酯酶，从而具备所有肝脏代谢途径。因此，原代肝细胞被普遍认为是构建体外肝脏模型的金标准，广泛应用于药物相互作用、药物代谢及毒性研究中。本文将讨论基于原代肝细胞的二维（2D）和三维（3D）培养模型及其在药物研发中的应用。

一、原代肝细胞分离

原代肝细胞的分离通常采用两步胶原酶灌注法。对于小型动物，可以通过门静脉或下腔静脉进行肝脏灌注；而对于大型动物，则通过肝叶或肝节段。成功分离肝细胞的关键因素包括：1) 使用无细胞毒性的胶原酶；2) 精确的消化时间；3) 健康的肝脏状态。为确保分离的原代肝细胞在药物研究中达标，它们必须具备以下标准：在实验开始时活率≥80%，整个实验过程中活率下降≤20%；对2-3种已知药物的代谢检测与文献值相当；诱导实验中，典型诱导剂如利福平使特定酶（如CYP3A4）活性增加至少3倍等。

二、原代肝细胞2D培养

悬浮肝细胞模型拥有完整的药物代谢酶和辅助因子，可用于不同代谢途径的研究。然而，悬浮肝细胞的活率随体外孵育时间增加而降低，因此其孵育时间限制在4小时以内，主要用于估计中、高清除速率药物的清除。传统的悬浮肝细胞体外代谢研究模型对慢代谢化合物的反应不够充分，限制了对其清除率及代谢产物的预测。悬浮肝细胞接力法可以延长孵育时间，可应用于小分子药物的酶活性和代谢稳定性研究。

贴壁肝细胞模型将原代肝细胞以2D方式培养在胶原蛋白包被的培养物表面，细胞表现为上皮样形态，通常为双核状态。然而，该模型存在一些缺陷：细胞极性和功能可能发生改变，缺乏正常功能所需的其他细胞类型，以及无法提供充分的营养和旁分泌因子以支持肝细胞的功能。其应用包括药物-药物相互作用评估、肝毒性评估以及慢代谢化合物的研究。

三、原代肝细胞3D培养

球状体模型通过超低粘附培养等技术，使原代肝细胞不依赖外部基质形成直径达到150－175µm的球状团聚体。此模型的优势在于其具有较高的培养效率，且维持了良好的酶活性。尽管如此，肝脏的复杂性仍未能在球状体模型中得到完全体现。

肝类器官模型由多能干细胞或成熟肝细胞构建，能够在体外再现原生组织的功能与结构。这种模型在药物研发中极具潜力，能够用于遗传性及感染性肝病模型的构建、药物细胞毒性研究及肝脏疾病的探索。

四、原代肝细胞共培养模型

2D原代肝细胞共培养模型通过混合不同类型的细胞，以研究细胞间的相互作用及信号传递。其应用广泛，包括通过共培养实现对慢代谢化合物的研究、药物性肝损伤的探索等。3D共培养模型更进一步，通过细胞自组装和直接相互作用提升信号沟通的效率，为肝纤维化模型和药物性肝损伤模型的构建提供了新的工具。

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