生物鐘可以協調人類生化、生理和行為功能的日常節律。時間療法涉及在晝夜節律的適當階段進行藥物遞送，以達到最佳療效或最小毒性。作為一種新興工具，基于類器官的晝夜節律研究開始興起。

近日，來自清華大學深圳國際研究生院的研究人員采用微流控技術和3D打印技術構建了一種名為“Chronotoxici-plate”的創新型系統：一個96孔板，上面裝滿了節律同步的液滴工程化原代肝臟器官組織（DPLO）。該系統可在4天內完成DPLO的建立。此外，研究人員采用隱花色素1（Cry1）作為DPLO中的節律標記，并在一周內實現了對奧沙利鉑的時間療法毒性評估。相關工作以“Chronotoxici-Plate Containing Droplet-Engineered Rhythmic Liver Organoids for Drug Toxicity Evaluation”為題發表于國際知名期刊Advanced Science。

圖1 Chronotoxici-plate構建過程示意圖

為了為晝夜節律研究和藥物安全性評估提供快速有效的工具，研究人員使用從健康小鼠肝臟中分離的原代細胞在體外重建肝膽微組織以配制DPLO并單獨生物打印到96孔板中。此外，研究人員在第4天使用血清休克（SS）處理來同步類器官的細胞階段。

圖2 在Chronotoxici-plate內培養DPLO

圖3 Chronotoxici-plate中細胞節律的同步性驗證

為了簡化和加快對Chronotoxici-plate中DPLO節律性的評估，研究人員鑒定了DPLO中的節律標記，并利用蛋白質相互作用網絡（PPI）分析揭示了所有時鐘控制基因（CCG）之間的密切相互作用，特別是Cry1與其他基因之間的密切相互作用。同步后不同時間點的CCG表達分析顯示，Cry1表達在對照組表達值附近振蕩，并表現出與周期函數的最佳擬合。

圖4 將Cry1鑒定為潛在的輔助診斷指標

奧沙利鉑作為藥物時間毒性的典型例子，在最初的開發過程中因毒性過高而止步于臨床試驗，但隨后成功的時間治療研究使奧沙利鉑成為全球范圍內癌癥的主要治療選擇之一。為了評估Chronotoxici-plate中節律性DPLO對藥物安全性評估的影響，研究人員在同步后的不同時間點用奧沙利鉑處理Chronotoxici-plate 36小時。觀察結果顯示，不同給藥時間的IC50值有十倍差異，其與臨床試驗的結論一致，表明奧沙利鉑的毒性水平隨給藥時間的不同而變化。

圖5 利用Chronotoxici-plate的節律性進行藥物評估

綜上所述，研究人員利用微流控技術和3D打印技術建立了具有節律同步性的“Chronotoxici-plate”。這一創新工具可在短短4天內完成晝夜節律藥物的篩選，并在一周內完成全面的安全性評估。與傳統動物模型相比，Chronotoxici-plates中的DPLO可以將時間療法篩選效率提高1000倍以上，促進了更快速、更準確的藥物篩選。

論文鏈接： https://doi.org/10.1002/advs.202305925