ヒト肝細胞系を使用したアセトアミノフェン誘発性肝障害のトキシコゲノミクスベースの予測

原発性ヒト肝細胞（HHEP）、ヒトHEPARG、およびHEPG2細胞株は、薬物誘発性肝障害（DILI）誘導化合物のスクリーニングを含む、肝毒性試験のために最も使用されるヒト肝臓ベースのin vitroモデルです。HHEPは参照肝臓でのin vitroシステムですが、その可用性は限られており、毒物学研究に利用できる細胞はしばしば質が低いです。一方、肝細胞株は非常に増殖性であり、尽きることのない肝細胞源を表しています。しかし、これらの肝腫由来細胞は人口の多様性を表すものではなく、肝臓の代謝の減少を示します。あるいは、幹細胞由来の肝細胞は、多数で生成され、複数の細胞系統に分化することができ、in vitro肝毒性研究の細胞源としても評価されています。ヒト皮膚由来の前駆体（HSKP）は、肝細胞（HSKP-HPC）への変換後、HHEPとして同等の方法で肝毒性化合物に応答する出生後幹細胞です。現在の研究では、4つの異なるヒト肝細胞系（HSKP-HPC、HHEP、HEPARG、HEPG2）は、肝毒性を予測する能力について評価されます。アセトアミノフェン（APAP）曝露に対する肝毒性反応は、APAP誘導の急性肝不全（ALF）に苦しむ患者から得られたデータと比較されます。結果は、HHEP、HEPARG、およびHSKP-HPCが同等のAPAP誘発性肝毒性機能を識別し、HePG2細胞がわずかな肝毒性反応を示すことを示しています。経路分析はさらに、HEPARG細胞が「肝臓の損傷」に関連する機能性遺伝子の最高の予測活性化を示し、その後、同様の結果を生成するHSKP-HPCおよびHHEP細胞が続くことを指摘しています。HEPG2は、この関数の活性化を示さなかった。

Primary human hepatocytes (hHEP), human HepaRG and HepG2 cell lines are the most used human liver-based in vitro models for hepatotoxicity testing, including screening of drug-induced liver injury (DILI)-inducing compounds. hHEP are the reference hepatic in vitro system, but their availability is limited and the cells available for toxicology studies are often of poor quality. Hepatic cell lines on the other hand are highly proliferative and represent an inexhaustible hepatic cell source. However, these hepatoma-derived cells do not represent the population diversity and display reduced hepatic metabolism. Alternatively, stem cell-derived hepatic cells, which can be produced in high numbers and can differentiate into multiple cell lineages, are also being evaluated as a cell source for in vitro hepatotoxicity studies. Human skin-derived precursors (hSKP) are post-natal stem cells that, after conversion towards hepatic cells (hSKP-HPC), respond to hepatotoxic compounds in a comparable way as hHEP. In the current study, four different human hepatic cell systems (hSKP-HPC, hHEP, HepaRG and HepG2) are evaluated for their capacity to predict hepatic toxicity. Their hepatotoxic response to acetaminophen (APAP) exposure is compared to data obtained from patients suffering from APAP-induced acute liver failure (ALF). The results indicate that hHEP, HepaRG and hSKP-HPC identify comparable APAP-induced hepatotoxic functions and that HepG2 cells show the slightest hepatotoxic response. Pathway analyses further points out that HepaRG cells show the highest predicted activation of the functional genes related to 'damage of liver', followed by hSKP-HPC and hHEP cells that generated similar results. HepG2 did not show any activation of this function.