呼吸系统药物非临床研究的“黄金哨兵”—支气管上皮细胞

关键词：原代肺细胞；气管上皮细胞；支气管上皮细胞；小气道上皮细胞；肺泡上皮细胞；肺成纤维细胞；呼吸道；药物安全性评价；药物有效性评价；气-液界面培养；支气管类器官；肺器官芯片；Primary Lung Cells；Tracheal Epithelial Cells; Bronchial Epithelial Cells， BECs；Small Airway Epithelial Cells ，SAECs; Alveolar Epithelial Cells, AECs; Lung Fibroblasts; Safety Assessment；Efficacy Evaluation；Air-Liquid Interface, ALI；Bronchial organoids；Lung-on-a-chip

肺部在药物非临床研究中具有多重关键作用，既是药物作用的靶器官（如吸入制剂、呼吸系统疾病治疗），也是评估全身性药物安全性（如肺毒性）和药代动力学的重要模型。原代肺细胞（Primary Lung Cells）是指直接从肺组织分离，保留天然的表型、基因表达和功能特征，比永生化细胞系更能模拟人体肺部的真实反应，且根据分离组织的不同，可分为气管上皮细胞（Tracheal Epithelial Cells）、支气管上皮细胞（Bronchial Epithelial Cells, BECs）、小气道上皮细胞（Small Airway Epithelial Cells, SAECs）、肺泡上皮细胞（Alveolar Epithelial Cells, AECs）和肺成纤维细胞（Lung Fibroblasts），即不同组织下的细胞可定向研究不同药物在肺组织中的作用或毒性等的特异性反应。其中，支气管上皮细胞（Bronchial Epithelial Cells， BECs）在呼吸系统生理、疾病机制研究及药物开发中具有核心地位，尤其在呼吸道防御、疾病建模和毒性评估中不可替代。

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支气管上皮细胞（Bronchial Epithelial Cells， BECs）是呼吸道生理与病理研究的基石，其功能多样性和疾病相关性使其在基础研究、药物开发和转化医学等三方面具有不可或缺的重要意义！

支气管上皮细胞（Bronchial Epithelial Cells, BECs）简介

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支气管上皮细胞 (Bronchial Epithelial Cells, BECs)是呼吸道的第一道防线，其具有不可替代的生理及病理相关性。BECs构成气道物理屏障，其紧密连接、粘液分泌、纤毛摆动和固有免疫反应（分泌抗菌肽、细胞因子等）是抵御外界刺激的核心机制；而在哮喘、COPD、慢性支气管炎等众多呼吸系统疾病中，BECs的损伤、异常分化（如杯状细胞增生）、炎症反应失调（过度分泌炎性因子）和修复障碍是核心病理特征；此外，许多吸入性药物（支气管扩张剂、抗炎糖皮质激素、新型生物制剂）和全身性药物的代谢/毒性直接作用于气道表皮。因此，支气管上皮细胞贯穿了肺部药物开发的全过程，在药物安全性评价（Safety Assessment）、药物有效性评价（Efficacy Evaluation）和药代动力学（ADME）等三方面肩负着不同责任。

在药物安全性评价（Safety Assessment）方面，需评估药物对BECs造成的呼吸道局部毒性，包括直接细胞毒性、屏障功能破、炎症反应诱导及对纤毛功能/粘液清除的影响；遗传毒性（局部），利用BECs进行彗星试验、微核实验等，应评估药物对气道DNA引发的潜在损伤；针对吸入或全身给药后可能分布于肺部的药物进行相应光毒性的评价。在药物有效性评价（Efficacy Evaluation）方面，需研究在特定疾病模型中药物对BECs关键信号通路、炎性因子释放、杯状细胞化生等机制通路；需利用BECs研究药物的抗感染/抗病毒活性及屏障修复与保护作用。在药代动力学（ADME）上，则应研究吸入药物在BECs层的沉积、溶解、摄取、代谢（I/II相代谢酶活性）和清除（粘液结合、纤毛清除），也可利用ALI模型定量评估药物从气道腔侧向血液侧（吸收）或反向（外排）的渗透性，从而进一步考察支气管上皮细胞的跨屏障转运功能。

简而言之，对于靶向呼吸系统的药物（如哮喘、COPD、囊性纤维化、肺部感染及抗病毒药物），或可能引起呼吸毒性的全身性药物，选择高度生理相关的体外模型至关重要。

直接分离自人或动物（常用啮齿类、犬、非人灵长类）支气管组织，最大程度保留供体的遗传背景、细胞异质性和生理功能，是金标准模型。尤其人原代BECs，提供最接近临床的人体相关性。

 优点：

高生理相关性
人源化
疾病建模

 缺点：

供体差异性
有限增殖能力
成本高

增殖能力强，易于获取和操作，批次间相对稳定。适用于高通量筛选、毒性初筛及特定机制研究。但需注意其可能丢失部分分化功能或关键表型，结果解释需谨慎。

 优点：

稳定性
低成本
高通量适用

 缺点：

功能缺失
遗传漂变
简化模型

将细胞（如支气管上皮细胞）直接接种在培养皿/培养板（如Petri dish、96孔板）的平坦表面上，使其贴壁生长，形成单层（Monolayer）结构。

 优点：

操作简单
快速检测

 缺点：

功能局限
低生理相关性

将BECs接种于可渗透性支持膜上，基底侧接触培养基，顶侧暴露于空气。这种条件下，细胞能自发分化形成高度极化的假复层或复层结构，包括基底细胞、纤毛细胞、杯状细胞等，并功能性表达粘液分泌、纤毛搏动和紧密连接屏障。ALI培养的BECs是研究吸入药物沉积、渗透、局部作用及屏障功能的黄金模型。

 优点：

高分化
屏障功能
吸入药物研究

 缺点：

周期长
技术要求高
标准化挑战

由BECs（常含干细胞）在特定基质中自组织形成的3D微型结构，能更真实地模拟体内支气管的细胞组成、空间结构和部分功能（如囊性纤维化患者的粘液异常）。

 优点：

结构复杂
长期培养
个体化

 缺点：

异质性
通量低
无动态微环境

将ALI培养的BECs与其他细胞类型（如内皮细胞、成纤维细胞、免疫细胞）整合在微流控装置中，模拟气道-血管界面、机械力（流体剪切力、循环应变）和细胞间互作。

 优点：

微环境模拟
多器官耦合
实时监测

 缺点：

超高成本
技术复杂
数据解析难

随着单细胞测序、基因编辑 (CRISPR)、干细胞技术 (iPSC分化BECs)、高内涵成像等技术的融合应用，BECs模型将朝着更个性化、更精准（靶向特定细胞亚群）、更复杂（多细胞互作、免疫微环境整合）的方向发展。充分理解并利用好这些先进的BECs体外模型，结合其他非临床和临床研究数据，将极大提高呼吸系统药物研发的成功率，为患者带来更安全、更有效的治疗选择。

IPHASE产品

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IPHASE作为体外研究生物试剂引领者，为满足市场对高质量支气管上皮细胞模型的迫切需求，现已研发、生产出具有高活性、高纯度且批次间差异小的人支气管上皮细胞、猴支气管上皮细胞、犬支气管上皮细胞、大鼠支气管上皮细胞和小鼠支气管上皮细胞，为评估呼吸系统药物安全性和有效性提供了良好的体外非临床研究模型，助力科研与药物开发效率的提升！

除此以外，IPHASE为更好服务于呼吸系统药物的开发，在生产支气管上皮细胞的基础上，进一步展开了对其它组织细胞的研发和生产，包含气管上皮细胞（Tracheal Epithelial Cells）、小气道上皮细胞（Small Airway Epithelial Cells, SAECs）、肺泡上皮细胞（Alveolar Epithelial Cells, AECs）和肺成纤维细胞（Lung Fibroblasts）等。这些细胞的开发、生产，将同支气管上皮细胞一样，成为体外非临床呼吸系统药物研究的“金标准”模型，是呼吸系统药物研发不可或缺的“黄金伴侣”！

IPHASE生产产品均具有以下优势：

 🔷 合规性 

    生产产品的组织均由正规渠道获得，来源清晰。

 🔷 安全性 

    生产组织均经过病原检测，保证产品质量安全。

 🔷 高质量 

    生产产品均经过严格的内部质控，且同批次数量多，批次间差异性小。

 🔷 可定制 

   可根据客户特殊需求，提供特殊种属、特殊部位肝细胞的定制服务。

原代肝细胞的分离、培养与应用