日本千叶大学研究生院药学研究院伊藤晃成教授团队成功构建并优化了胆汁酸依赖性毒性体外评价系统（BAtox）。该系统针对药物性肝损伤（DILI）中极难预测的特异质毒性，通过引入胆汁酸负荷机制，显著提升了临床前阶段对潜在肝毒性化合物的筛查精度，目前已在日本本土制药企业及第三方检测机构投入实际应用。
突破传统评分局限，重构体外毒性模拟逻辑
在药物安全性评价领域，特异质毒性一直是阻碍新药推进的核心难点。传统做法通常将代谢产物蓄积、线粒体功能障碍及胆汁酸输出泵体（BSEP）抑制等独立指标分别建系评分，再汇总得出综合海外多项毒理学报告指出，仅凭BSEP抑制活性无法完整覆盖胆汁淤积型肝损伤的风险图谱。更关键的是，常规体外培养的肝细胞会迅速丧失胆汁酸合成能力并切断肠肝循环，导致细胞内基础胆汁酸浓度极低。在此状态下直接添加受试药物，往往难以达到足以诱发细胞死亡的毒性阈值，造成假阴性漏判。
针对这一瓶颈，千叶大学研究团队提出了预加载干预策略。研究人员在培养初期向大鼠肝细胞中精准添加亚致死浓度的外源性胆汁酸，人为构建出类似人体生理的高负荷微环境，随后再加入待测化合物，通过量化细胞死亡率的相对增幅来判定毒性强度。该设计巧妙放大了胆汁酸介导的毒性信号，使BAtox系统在早期分子筛选中展现出远超传统模型的灵敏度。基于此原理开发的委托测试服务，已帮助多家日本药企在临床前阶段拦截高风险分子。
为验证临床相关性，团队进一步采用人原代肝细胞开展BAtox测试，并将二十二种药物的毒性得分与其说明书记载的谷丙/谷草转氨酶（ALT/AST）升高频率进行比对。临床不良反应发生率越高的药物，在BAtox体系中均呈现显著的毒性富集现象。但人原代肝细胞在实际产业化应用中暴露出批次间差异大、供体来源受限等硬伤，严重制约了高通量筛选的标准化进程。
| 细胞模型类型 | BSEP表达水平 | 代谢酶谱特征 | 批次稳定性 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| 人原代肝细胞 | 高且符合生理 | 完整保留个体差异 | 低（供体限制） | 临床前精准验证 |
| 肿瘤衍生细胞株 | 普遍缺失或异常 | 代谢基因表达偏移 | 高（易扩增） | 初步通量筛选 |
| HepaSH细胞 | 稳定表达 | 平抑个体波动 | 极高（标准化供货） | BAtox体系标准载体 |
上述对比清晰揭示了细胞基质选择对毒性评价可靠性的决定性影响。对于国内正在扩建良好实验室规范（GLP）中心或布局临床前合同研究组织（CRO）业务的工程商而言，单纯追求细胞扩增便利性而牺牲转运蛋白表达完整性，极易导致后期临床申报受阻。选择具备稳定BSEP表达且代谢谱接近人体的标准化细胞株，已成为提升外包检测数据互认率的关键门槛。
意外捕获复合毒性信号，肝肠轴机制成下一步攻关重点
随着BAtox体系的深入应用，研究团队观察到超出初始设计预期的现象。该系统原本旨在特异性捕捉BSEP及相关转运蛋白抑制引发的毒性，但在实际运行中却频繁检测到无法用单一转运障碍解释的增强反应。伊藤晃成强调，BAtox的本质是观测胆汁酸环境改变所诱发的毒性潜能放大效应，而非机械锁定某条通路。这种非预设响应恰恰证明了该模型具备捕捉复杂药理交互作用的潜力，但也提示体外强化的毒性信号需结合体内病理进行交叉校准。
从产业链上下游协同的角度看，特异质肝损伤长期占据新药临床终止原因的日本医药品医疗机器综合机构（PMDA）持续收紧肝安全审查标准，并大力鼓励采用替代动物实验的新型评价工具。BAtox的商业化落地，正是日本监管科学向精细化、机制化转型的缩影。中国创新药企在出海申报或引进海外临床前模型时，应重点关注评价系统是否涵盖多器官交互维度，避免因单一靶点过度优化而忽视整体代谢负担。
面向未来的机制解析，伊藤晃成团队已将视线延伸至肝肠循环网络。胆汁酸在肝脏经结合后随胆汁排入肠道，部分被肠道菌群脱结合并重新吸收入血。这一闭环意味着肠道微生态失衡可能间接加剧肝脏代谢压力，这也为理解为何抗菌类药物常伴随肝损伤报告提供了新线索。团队计划下一步聚焦菌群代谢物演变、胆汁酸组分动态及免疫炎症级联反应的体内联动研究。对于国内制剂企业与原料供应商而言，提前在配方设计阶段纳入肝肠轴安全性评估模块，将有效降低后期临床阶段的肝毒性风险敞口。值得关注的是，BAtox体系与临床ALT/AST升高频率的高度对应关系，为国内药企建立内部毒性预警阈值提供了直接参照。掌握这一转化系数，企业可在立项初期快速划定化合物筛选的安全边界，避免因盲目扩大测试规模而推高研发沉没成本。