Kirkstall 串联器官芯片肠-胰-肝轴作为NAFLD/NASH治疗靶点

序：

北 京 基 尔 比 生物科技公司主营产品：

Kilby 多通道旋转细胞培养系统（RCCS），

Kilby Gravity 微超重力三维细胞培养系统，

动植物/微生物等地面重力环境模拟装置【可以定制】，

Kilby Bio类器官摆动式精密灌注摇床，

Kirkstall Quasi Vivo 类器官3D串联芯片灌注培养系统

一、NAFLD/NASH 的流行病学与发病机制

流行病学：NAFLD 是全球最常见的慢性肝病，影响约25%的普通人群，在肥胖、糖尿病和病态肥胖人群中患病率分别高达57%、70%和90%。

发病机制：

• “二次打击”假说：首次打击为肝内甘油三酯积累；第二次打击涉及脂毒性、炎症和纤维化。
• 肠-肝轴失调：肠道屏障功能受损、微生物组改变、细菌移位等参与NAFLD向NASH的进展。

二、肠-胰-肝轴与激素调节

1. 肠促胰岛素激素

GLP-1 和 GIP 是主要由肠道L细胞和K细胞分泌的激素，响应进食。

作用：增强葡萄糖刺激的胰岛素分泌；GLP-1抑制胃排空、抑制食欲、减轻体重；GIP在T2D患者中失去促胰岛素作用。

2. GLP-1受体激动剂 在NAFLD/NASH中的作用

代表药物：利拉鲁肽、司美格鲁肽、杜拉鲁肽、艾塞那肽等。

疗效：改善肝酶（ALT）、减少肝脂肪含量；减轻肝脏炎症和纤维化（如LEAN试验显示利拉鲁肽使39%的NASH患者病情缓解）；通过AMPK、SREBP1c等通路调节肝脂代谢。

3. DPP-4抑制剂

如西格列汀，通过抑制GLP-1降解提高其水平；对NAFLD/NASH的益处有限，可能与体重减轻不明显有关。

三、GLP-1联合激动剂

1. GLP-1/胰高血糖素双激动剂

如Cotadutide、ZP2929，在动物模型中显示更强减重、降糖、改善肝脂肪和纤维化作用。

2. GLP-1/GIP双激动剂

如Tirzepatide，在临床试验中显著改善血糖、体重、肝酶和NASH生物标志物。

3. GLP-1/GIP/胰高血糖素三激动剂

如HM15211，在临床前研究中显示出优于单激动或双激动剂的代谢改善效果。

四、肠道微生物组与肠-肝轴

1. 肠道菌群失调，NAFLD/NASH患者肠道中：

有益菌（如拟杆菌、阿克曼菌）减少；致病菌（如变形菌、大肠杆菌）增加；菌群多样性降低与肝病严重程度相关。

2. 菌群代谢产物

短链脂肪酸：如丁酸、丙酸，可影响GLP-1分泌、调节免疫和肠道屏障；次级胆汁酸：如DCA、LCA，与肝损伤和HCC风险增加相关；内毒素：如LPS，通过TLR4激活Kupffer细胞，促进炎症和纤维化。

五、胆汁酸信号与FXR激动剂

1. FXR激动剂

奥贝胆酸：在FLINT和REGENERATE试验中显示可改善肝纤维化，但存在瘙痒、血脂升高等副作用；

非胆汁酸类FXR激动剂：如Tropifexor、Cilofexor，正在临床试验中。

2. FGF19/21类似物

NGM282：在临床试验中显著改善肝脂肪、炎症和纤维化，且无致癌性。

六、肠道屏障功能与细菌移位

1. 肠道通透性增加

• 标志物：血浆连蛋白升高、乳果糖/甘露醇比值增加；
• 诱因：高脂饮食、高血糖、菌群失调、炎症小体缺失等。

2. 细菌移位

细菌及其产物（如LPS）通过门静脉进入肝脏，激活TLR4/9、NF-κB通路，促进炎症和纤维化。

北京基尔比生物Kirkstall Quasi-Vivo多细胞/器官串联动态灌注培养系统

七、基于北京基尔比生物Kirkstall Quasi-Vivo多细胞/器官串联动态灌注培养系统构建“肠-胰-肝”轴模型：推动NAFLD/NASH研究

7.1 Quasi-Vivo系统的核心优势与模型构建

Quasi-Vivo系统的精髓在于其生理相关的流路设计和模块化器官腔室。在NAFLD/NASH研究中，我们可以构建一个包含“肠道-胰腺-肝脏”的串联模型：

1. 肠道模块： 利用Caco-2细胞模型或患者来源的肠类器官，在流体剪切力下形成更成熟的刷状缘和紧密连接，模拟真实的肠道屏障。
2. 胰腺模块： 共培养胰岛β细胞与α细胞，用于实时监测在肠道信号刺激下胰岛素、胰高血糖素等激素的分泌动态。
3. 肝脏模块： 使用HepG2、Huh7等肝细胞系或肝类器官，甚至与肝星状细胞共培养以模拟纤维化，作为代谢与损伤的终末响应器官。

Kirkstall三个模块通过生理性流路串联，培养基（如同“血液”）依次流过肠道、胰腺和肝脏，实现了激素、代谢物和炎症因子在器官间的定向传递与调控，精准模拟了体内的肠-胰-肝轴。探究利拉鲁肽在“肠-胰-肝”动态共培养模型中对高棕榈酸诱导的NASH表型的改善作用及机制。

7.2. 实验目的

Quasi-Vivo系统模拟高脂环境下的肠-胰-肝轴功能障碍。阐明利拉鲁肽通过该多器官系统发挥肝保护作用的直接与间接机制。解析利拉鲁肽对肠道屏障、肠促胰岛素分泌及肝内信号通路的协同调控。

7.3. 实验模型构建

系统配置： 采用Kirkstall Quasi-Vivo系统，按“肠道 → 胰腺 → 肝脏”顺序串联三个培养模块。

北京基尔比生物Kirkstall Quasi-Vivo 细胞模型：

肠道模块： 在可渗透膜上培养Caco-2细胞，诱导分化为具有紧密连接的肠上皮屏障。在基底侧共培养人原代肠道类器官来源的L细胞（或使用表达GCG报告基因的细胞系），以监测GLP-1分泌。

胰腺模块： 共培养人源胰岛细胞团（或β细胞系INS-1与α细胞系αTC1-6的混合培养物）。

肝脏模块： 培养HepG2肝细胞球状体，并与人肝星状细胞LX-2共培养，以模拟肝实质细胞活化与纤维化潜能。

循环培养基： 使用含10% FBS的DMEM/F12培养基，以0.15 mL/min的流速持续循环，模拟生理性门静脉血流。

7.4. 实验分组与处理

对照组： 正常培养基循环培养72小时。

NASH模型组： 在培养基中加入400 μM棕榈酸，循环培养72小时，以诱导肝细胞脂肪变性、胰岛素抵抗及轻度炎症。

利拉鲁肽治疗组： 在加入400 μM棕榈酸的同时，在肠道模块的入口处持续输注100 nM利拉鲁肽，循环培养72小时。

*(关键点：将药物仅从肠道端加入，可以模拟其临床给药途径，并观察其随体液循环对下游器官的远端效应)

7.5. 检测指标与方法（略）

Kirkstall Quasi Vivo®类器官串联3D动态灌流培养系统