12.4.6　药物筛选与评价

临床试验前和疾病治疗中需要进行大规模的药物研发和高通量筛选。目前的皮肤疾病研究主要基于动物模型，但动物模型因为其高成本、长周期不利于快速有效地进行药物研发和筛选。而传统的细胞模型缺乏正常皮肤的复杂结构和微环境，不能真实反映药物反应和疾病的治疗过程，无法有效阐明潜在机制。类器官模型则可以最大程度还原体内结构和生理特征，在药物开发早期阶段应用，可以实现高效低成本地筛选大批量的候选药物。相比于其他器官，皮肤最明显的特点之一在于皮肤暴露于各种外界刺激之下，如病原体、紫外线以及各类化学药品等。因此，皮肤类器官在评价抗生素有效性、光毒性和各类化妆品毒性、有效性的应用中具有巨大潜力。

皮肤和软组织感染是住院患者常见的并发症和重要死亡原因，也是临床医生在诊疗过程中遇到的主要挑战。早期诊断、选择合适的抗菌药物、及时的手术干预是成功治愈的关键。建立适当的抗菌药物筛选模型，有效且快速地筛选出患者适用的抗生素尤为重要。然而，2D细胞培养不能重建人体皮肤的细胞组成和生理结构，导致抗菌药物筛选的结果与体内应用时存在较大差异；而动物模型筛选周期过长。类器官已被证明是研究传染病机制和抗感染药物筛选的良好模型。例如，有研究团队利用皮肤和软组织感染最常见的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌USA300，结合皮肤类器官建立了抗生素药物筛选模型。研究发现USA300可以定植于皮肤类器官中，并显著地降低类器官细胞活性。给予有效的抗菌药物后，类器官细胞活力恢复和定植细菌数量减少。该模型的提出为临床前抗菌药物筛选模型的应用奠定了理论基础［67］；细菌生物膜是解决细菌感染的难点之一，目前尚无任何针对生物膜的药物进入临床。针对生物膜的药物难以开发和转化的原因之一，是暂时没有标准化的体外生物膜检测模型。传统的最小抑菌浓度测定法不能对具有3D结构的细菌生物膜感染模型进行有效评价，而建立生物膜感染的动物模型非常复杂，相关性不确定，通常不能反映人类的真实状态。选择具有3D结构的皮肤类器官作为生物膜用药的评价模型将逐渐成为趋势［76］。

某些化合物本身无毒性作用且可被人体皮肤吸收，然而经长波紫外线（UVA，波长为320～400 nm）和中波紫外线（UVB，波长为290～320 nm）照射激活后可对皮肤细胞及组织产生一定影响，严重时可使皮肤产生红斑、水肿、色素沉着、皮疹、痛痒，甚至皮肤肿瘤。皮肤类器官具有与人体皮肤组织相似的组织结构、细胞因子分泌能力及代谢功能，其毒性预测结果与体内研究关联度较高，使用皮肤类器官开展光毒性评价可有效降低假阳性结果。有研究显示使用皮肤类器官检测50种化合物的光毒性（在3T3小鼠成纤维细胞摄取光毒性试验中获得阳性结果），结果发现仅有14%的化合物呈阳性结果［77］。该结果显示皮肤类器官在光毒性的评价中准确性更高。此外，在使用皮肤类器官研究氟喹诺酮类化合物洛美沙星的光遗传毒性试验中，洛美沙星与紫外照射同时刺激时，组织细胞的尾DNA比率有显著性升高，提示洛美沙星有光毒性。该结果与人体皮肤试验结果一致，这表明皮肤类器官模型具有较好的代谢功能［78］。(https://www.daowen.com)

遗传毒性研究（genotoxicity Study）是药物非临床安全性评价的重要内容，与其他研究尤其是致癌性、生殖毒性等研究有着密切的联系，可对药物的致突变性及致癌性提供早期预测，是药物进入临床试验及上市的重要环节。拟用于人体的药物，应根据受试物拟用适应证和作用特点等因素考虑进行遗传毒性试验。皮肤是阻挡化学物质的有效屏障且具有一定代谢活性。伴随替代毒理学的兴起和组织工程技术在毒理学中的大量应用，皮肤类器官已成为体外毒性评价中的常用工具。皮肤类器官使用人源的皮肤组织或干细胞构建，毒理试验结果与人体毒性结果比较更具可比性和针对性，且实验周期短、成本低，极大地减少了实验动物的使用。当前已有商品化的皮肤模型，如EpiSkin TM、EpiDerm TM等，已被用于体外微核试验及彗星试验以评估人工合成纳米颗粒、依托泊苷、顺铂及紫杉醇等17种药物的遗传毒性［79］。

皮肤类器官在化妆品的安全性评估中也发挥着重要作用。除了与人类皮肤具有相似的特性外，皮肤类器官具有角质层，在化妆品的检测中具有独特优势。与传统的细胞实验相比，皮肤类器官对化妆品受试物的溶解限制少，极端p H、不可溶解的或未经稀释的测试品均可直接作用于皮肤类器官。目前，皮肤类器官已在化妆品皮肤刺激/腐蚀性评价、眼刺激评价、光毒性评价和遗传毒性评价中有了广泛应用。此外，皮肤类器官的独特优势还在于评价化妆品的具体功效，包括防晒美白、保湿抗衰、抗炎修复等功能。