非酒精性脂肪肝炎（NASH）被大家視為腫瘤免疫治療后的又一個新藍海。但眼下的NASH新藥開發(fā)和診斷治療仍然存在較大挑戰(zhàn)。本文采訪了一家從事早期3D細胞模型開發(fā)的企業(yè)InSphero公司的CEO Jan Lichtenberg以及美國西奈山伊坎醫(yī)學院肝病研究所主任Scott L. Friedman博士，主要探討了制藥行業(yè)對開發(fā)NASH藥物日益高企的興趣，該疾病建模的復雜性以及這對藥物開發(fā)的意義。

之所以選擇這2位受訪嘉賓，一是因為InSphero自2009年以來就為行業(yè)開發(fā)出模擬人體3D細胞技術平臺，其中就包括模擬NASH的復雜性，提高藥物發(fā)現和安全性測試效率的3D細胞模型；二是Friedman自1986年開始就一直得到NIH資助，主攻肝纖維化的發(fā)病機制研究。

Friedman在分離和表征肝星狀細胞方面發(fā)揮了重要作用，肝細胞是慢性肝病中最重要的瘢痕或細胞外基質來源，同時Friedman擔任西奈山纖維化研究中心的負責人，該中心的建立是為了促進肝纖維化的新型診斷方法和治療方法的開發(fā)。

問：制藥行業(yè)最近非常關注NASH。您覺得是什么原因促使這股熱情日益高漲？

Scott Friedman：我認為促使業(yè)內對NASH興趣上升的可歸因于一些趨同事件。其中之一是肥胖的患病率非常高，且越來越多的人認識到，罹患肥胖有關的代謝綜合征會使肝臟疾病的潛在風險迅速上升。

另一因素是在肝臟領域，有多家制藥公司潛伏多年，它們接二連三地開發(fā)了多個治療病毒性肝炎的抗病毒藥物和其他治療方法。

隨著丙肝最終被治愈，那些長期研究肝病的企業(yè)肯定會去尋找這個領域存在的未滿足需求的新機遇。毫無疑問，NASH是最引人注目的。

Jan Lichtenberg：《華爾街日報》直截了當地將NASH描述為“大藥企的一個大肥差”。盡管目前還沒有獲得批準的治療方法，但該疾病領域的市場規(guī)模到2025年可能達到200~350億美元。大約30%~40％的美國人口患有與2型糖尿病密切相關的非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）。

據估計，這些患者中有30％將繼續(xù)發(fā)展為NASH。如果不治療，NASH可導致肝硬化，在某些情況下，還需要肝臟移植。

不幸的是，最近的III期試驗結果令人失望。無論是成功或者失敗的候選化合物，臨床表現不過是模棱兩可的結果，其中為NASH患者帶來的獲益也被潛在的肝臟毒性所抵消。

事實上，這不僅是研發(fā)公司的挫折，也是許多患者等待有效治療干預的關注點。

問：之所以沒有FDA批準的NASH治療，部分歸因于缺乏生物學相關的臨床前人體模型。為什么會這樣？

Scott Friedman：從概念上講，NASH是一種比病毒性肝炎更復雜的疾病。病毒性肝炎是一種外源性感染，而非內源性疾病。

NASH是全身性代謝綜合征的一部分，因此復雜性要高出一個數量級。在NASH中，存在許多異常，并且我們無法準確地建立一種導致或者驅動肝病進展的病因優(yōu)先級機制。

患有高脂血癥的患者，他們會產生胰島素抵抗；他們有改變的微生物組，這些增加了氧化應激；同時由于肥胖，也導致了其他激素信號傳導失調。但我們目前還不知道準確識別出是哪個是首先發(fā)生的，哪些是必要的，哪些是充分條件。

與人源化模型相比，NASH動物模型中需要對人類疾病的所有元素進行建模，這顯然具有較大挑戰(zhàn)性。

Jan Lichtenberg：缺乏可預測的體外模型的確阻礙了新療法的開發(fā)，這些模型反映了NASH起始和進展的復雜機制。

肝組織是異型的，并且許多細胞類型在該疾病的起始和發(fā)展期間相互作用，包括肝細胞、星狀細胞、竇狀內皮細胞、庫普弗細胞（Kupffer cell）以及常駐巨噬細胞。

NASH的自然病程非常緩慢；從脂肪變性到NASH的進展階段以及最終纖維化——肝臟瘢痕的形成平均超過10年。一個體外細胞模型則是在加速的時間內模擬這個病程，這是有效和實用的。

歷史上，肝纖維化的體外模型是星狀細胞的2D培養(yǎng)物，其在肝纖維化的起始、進展和消退中起關鍵作用。

然而，這種方法忽略了其他細胞類型和整體肝臟微環(huán)境的貢獻和相互作用，并且它帶來了一些具有諷刺意味但又是嚴重的責任：星狀細胞附著到培養(yǎng)物中的塑料表面時會發(fā)生自發(fā)活化。

問：您在哪里看到有影響的3D疾病模型？

Scott Friedman：在臨床前動物實驗中，動物模型必須解決幾個關鍵問題：我們能否忠實地復制疾病的所有特征？動物對特定藥物的反應是否表明患者可能有反應？你能快速做到這一點并篩選大量藥物或化合物，甚至進行組合？

最后一個要求是動物模型開始無法滿足實驗需求的原因。因為如果你想知道一種藥物是否很有可能在人類中工作，你想要使用忠實的動物模型，但是你可以使用多少種不同的藥物和劑量現實地測試？動物模型的表征一般需要幾個月的時間，我們會做很多表征，所以我們知道這些限制。

另一個挑戰(zhàn)是嚙齒類動物對藥物的反應比人類更敏感。并且有一些有趣的數據可以說明這一點。

Barbara Rehermann在《細胞》（cell）雜志上發(fā)表了一項研究：在藥物開發(fā)中使用的近交系小鼠品系往往有一個相對簡單的微生物，以某種方式已關聯到疾病的嚴重程度更高，治療也可能獲得更高的響應率。

如果您研究具有野生型或野生微生物組的小鼠，它們往往更具有抗性，至少在幾種不同的疾病模型中。這甚至可能會出現一種現象，就是我們從小鼠模型中能夠看到比人類實際中更多種類的疾病，這樣也使得實驗過程中對治療反應更敏感。

如果像InSphero等3D細胞模型可以提供藥物和藥物組合的速度和可預測性，那么它們或可以在市場上占有一席之地。

請記住，脂肪肝是全身性疾病的一部分。當你分離肝臟球體并且您只是在肝臟或肝臟細胞中工作時，您將排除源自異常代謝的循環(huán)激素的潛在影響。

但這是一個限制，我認為如果它是準確的話，大多數人都可以忍受。這些3D系統(tǒng)的基本原理非常清晰且引人注目，只要它轉化為體內功效即可。

Jan Lichtenberg：大多數人，無論是在工業(yè)界還是學術界，都同意從生理角度來看，將實驗動物模型轉向3D細胞模型更有意義，它具有很多技術和實踐優(yōu)勢。他們也一致認為，這是我們原有開發(fā)手段里的一種有效補充，能夠幫我們創(chuàng)建更多的預測分析。

通過對NASH適應癥開發(fā)，我們通過尋求滿足兩個重要關鍵要求且具有前瞻性的技術，同時具有快速和可擴展性。特別是后者將有助于以組合方式研究抗NASH或其他代謝相關化合物的潛在協(xié)同作用。如果我們想進一步將肝臟和其他與這種復雜疾病相關的組織結合起來。

問：對于有興趣轉向使用3D模型的制藥公司，您有什么建議？

Jan Lichtenberg：第一步始終是確定您需要解決的真正問題。這應該是每次討論的起點。

在2D培養(yǎng)中生長的用于毒理研究的肝細胞在2天后失去其肝臟特異性功能，因此，您只能看到急性毒理學方面。如果你想采取更生理的姿態(tài)并且做7天或14天，那就沒辦法了。這一挑戰(zhàn)促使我們開發(fā)用于毒理學研究的3D肝臟微組織。

回到NASH，有非常具體的需求和客戶問題需要新的解決方案。未來幾十年，NASH將對醫(yī)療保健成本產生重大影響，但目前尚無藥物干預措施。目前沒有適當的體外模型來了解正在發(fā)生的事情，藥物如何單獨或組合起作用以及哪些藥物能夠正常工作。

因此，在這種情況下，使用3D模型的風險相當低。一方面2D動物模型在翻譯方面存在局限性；另一方面從2D動物模型獲取數據需要4到6個月，而使用正確設計的3D體外動物模型僅需要3周。