**摘要：**  
随着NAMs（New Approach Methodologies，新方法学）与MPS（Microphysiological Systems，微生理系统）技术的发展，越来越多呼吸系统研究开始关注更接近人体真实生理环境的体外模型。传统二维细胞培养虽然操作便利，但在组织结构、细胞分化状态、气道屏障功能和长期培养稳定性方面存在一定局限；动物模型虽然能够提供整体生理背景，但也面临种属差异、实验周期长及伦理要求提高等问题。在这一背景下，人源原代肺细胞、ALI气液界面培养模型和3D肺组织模型逐渐成为呼吸系统疾病机制研究、吸入制剂评价、肺部安全性研究以及药物筛选中的重要工具。本文围绕Epithelix人源呼吸系统体外模型体系，系统介绍原代肺泡上皮细胞、肺泡巨噬细胞、MucilAir、SmallAir、AlveolAir及无血清培养体系的技术特点，并分析ALI气液界面模型在人源呼吸道屏障、肺泡微环境和MPS/OOC研究中的应用价值。

**关键词：**  
**Epithelix、MucilAir、SmallAir、AlveolAir、肺泡细胞、肺泡巨噬细胞、3D肺模型、人源肺细胞、ALI气液界面模型、呼吸系统体外模型、MPS、NAMs、器官芯片**

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## **一、为什么越来越多呼吸系统研究开始采用3D肺模型？**

近年来，呼吸系统疾病机制研究、吸入药物开发和肺部安全性评价领域，对“更接近人体真实生理环境”的体外模型需求持续增长。传统二维细胞培养体系虽然具有成本较低、操作简单和实验通量较高等优势，但其培养方式通常难以完整保留人体呼吸道上皮细胞的分化状态，也难以模拟真实气道表面的空气暴露、粘液层形成、纤毛运动和屏障功能。因此，当研究对象涉及吸入制剂、气道刺激、炎症反应、肺泡屏障或复杂细胞互作时，二维细胞模型往往无法完全反映人体内真实反应。

与此同时，动物模型在呼吸系统研究中也存在一定限制。不同物种之间的气道结构、免疫反应、代谢能力和屏障特征存在差异，部分动物实验结果并不能直接外推至人体。随着NAMs（非动物实验替代方法）与MPS（微生理系统）理念的发展，研究人员越来越关注使用人源细胞构建的体外模型，以提高实验结果的人体相关性，并减少传统动物实验带来的不确定性。ALI气液界面培养技术正是在这一背景下受到关注，因为它能够让细胞顶部暴露于空气环境，同时底部通过培养基供给营养，使呼吸道上皮细胞在更接近体内状态的条件下分化成熟。

EpitheliX Sàrl成立于2006年，总部位于瑞士日内瓦，长期专注于人体呼吸系统组织工程模型开发。其技术体系以空气液界面培养为基础，建立了多种模拟人体气道与肺泡结构的人源3D肺模型，可用于哮喘、慢阻肺、肺纤维化、呼吸道感染机制、肺部安全性评价以及吸入药物研究等方向。相比传统浸没培养，ALI模型能够更好地保留呼吸道上皮细胞分化状态，并形成纤毛结构、粘液分泌和紧密连接屏障，因此在需要模拟真实呼吸道环境的研究中具有较高应用价值。

![EpitheliX肺成熟模型产品概览图](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12003223/6c8275a45f136c520a27e024909ae73e.png)

*图1：EpitheliX肺成熟模型产品概览图。*

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## **二、Epithelix呼吸系统模型主要包括哪些类型？**

Epithelix提供的人源呼吸系统研究工具主要包括原代肺细胞、3D呼吸道成熟模型、无血清培养基以及组织相关材料等方向，覆盖上呼吸道、下呼吸道和肺泡区域的研究需求。从技术逻辑上看，这些模型并不是单一细胞材料的简单组合，而是围绕人体呼吸系统不同解剖区域和不同实验目的建立的模型体系。对于研究人员而言，选择哪一类模型，通常取决于研究对象是上呼吸道屏障、细支气管区域、肺泡区域，还是肺部免疫细胞与上皮细胞之间的相互作用。

在人原代细胞方面，Epithelix可提供多种低代次冷冻保存细胞，包括原代肺泡上皮细胞、肺泡巨噬细胞等。这类细胞来自人肺组织分离，并经过标准化冻存和运输处理，以尽可能保证细胞活性与实验一致性。原代细胞的优势在于能够更好保留人体组织来源细胞的生物学特征，因此常用于肺部疾病机制分析、药物刺激反应、细胞毒性评价和体外模型构建等实验。不过，原代细胞通常对培养条件更敏感，也不适合无限传代，因此在实验设计中需要尽量减少传代次数，并控制复苏、培养和保存条件。

![Epithelix人原代冻存细胞产品清单](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12003223/5d4ffa4a8c7ffd663f942ad741ac1a0a.png)

*图2：Epithelix人原代冻存细胞产品清单。*

原代肺泡上皮细胞（Alveolar Pneumocytes）主要用于肺泡区域相关研究，例如肺泡屏障功能、肺部损伤机制、吸入制剂评价和肺部安全性分析等。这类细胞来源于人体肺组织，能够较好保留肺泡上皮细胞的生物学特征，适合用于构建更接近人体肺泡微环境的体外模型。通常建议细胞收到后尽快转入液氮或超低温环境保存，并在复苏后按照推荐培养体系进行操作，以减少细胞状态波动对实验结果的影响。

![Epithelix原代肺泡上皮细胞](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12003223/4f05d0c652f820397bc10e61cef11e0d.jpg)

*图3：Epithelix原代肺泡上皮细胞。*

另一类重要细胞是原代肺泡巨噬细胞（Alveolar Macrophages）。肺泡巨噬细胞是肺部免疫研究中的关键细胞类型，参与颗粒物清除、局部免疫调控、炎症反应和组织稳态维持。该类细胞可用于肺部炎症、感染相关机制、肺纤维化、急性肺损伤以及环境污染物刺激反应等研究。在部分实验体系中，肺泡巨噬细胞还可以与肺泡上皮细胞共同构建2D或3D共培养体系，从而模拟上皮细胞与免疫细胞之间的相互作用，为肺泡微环境研究提供更完整的实验条件。

![用白桦花粉处理的Epithelix肺泡巨噬细胞](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12003223/6065b3fb4cd14734034ae3639a1288b4.png)

*图4：用白桦花粉处理的Epithelix肺泡巨噬细胞。*

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## **三、MucilAir、SmallAir与AlveolAir分别适用于哪些研究方向？**

除原代细胞外，Epithelix更具代表性的技术体系，是其基于ALI气液界面培养技术建立的3D呼吸道成熟模型，包括MucilAir、SmallAir和AlveolAir等系列。不同模型对应不同呼吸系统区域，也适用于不同研究问题。对于研究人员而言，明确模型对应的解剖区域和细胞组成，是选择实验体系时非常关键的一步。

MucilAir主要用于上呼吸道研究，包括鼻腔、气管和支气管等区域。该模型采用完全分化的人源气道上皮，可形成纤毛结构、粘液层和完整屏障功能，因此适用于气道刺激反应、空气污染物评价、吸入制剂研究、呼吸道屏障功能分析以及感染机制相关研究。由于MucilAir能够模拟较成熟的上皮分化状态，因此相比简单单层细胞模型，更适合用于观察长期暴露、屏障损伤、粘液分泌变化和纤毛功能改变等现象。

![Epithelix上呼吸道模型产品清单](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12003223/643fee4ac1143c4b7bfb942e5b1a53f6.png)

*图5：Epithelix上呼吸道模型产品清单。*

对于下呼吸道研究，Epithelix提供SmallAir与AlveolAir模型。其中SmallAir主要面向细支气管区域研究，而AlveolAir则更侧重肺泡区域研究。细支气管和肺泡区域在人体呼吸系统中具有不同结构特征和功能特点，因此对应模型的应用方向也存在差异。SmallAir可用于下呼吸道上皮功能、细支气管炎症反应及吸入物质影响分析；AlveolAir则更适合肺泡屏障、肺泡损伤、肺泡上皮细胞功能以及肺泡区域相关疾病机制研究。由于这些模型采用人源细胞并结合气液界面培养，因此能够在一定程度上更好模拟人体肺组织微环境。

![Epithelix下呼吸道模型产品清单](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12003223/3a3b9a608b79f10d6851c44691ef05a9.png)

*图6：Epithelix下呼吸道模型产品清单。*

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## **四、为什么ALI气液界面培养模型越来越受到关注？**

ALI气液界面培养技术目前已成为呼吸系统体外模型的重要发展方向。与传统浸没培养相比，ALI培养能够使细胞顶端暴露于空气环境，同时基底侧通过培养基供养细胞，这种培养方式更接近人体呼吸道上皮的真实生理状态。在ALI体系中，气道上皮细胞能够逐渐形成更成熟的分化结构，例如纤毛、粘液层和紧密连接结构。这些结构对于研究呼吸道屏障功能、吸入物质反应、气道刺激和长期暴露效应都非常重要。

在呼吸系统研究中，许多实验问题并不能通过普通二维培养很好回答。例如，吸入制剂进入人体后，首先接触的是气道上皮表面，而不是完全浸没在培养基中的细胞；空气污染物、气溶胶、颗粒物和其他吸入性物质同样需要通过气道表面发生作用。如果使用传统浸没培养体系，实验环境与真实暴露方式之间会存在明显差异。ALI模型能够在顶端进行空气暴露或气溶胶处理，因此在吸入制剂评价、环境刺激研究和肺部安全性分析中更具方法学意义。

此外，Epithelix提供的培养基体系以无血清、化学成分明确为特点，有助于降低血清批次差异对实验结果的影响。对于长期培养、重复实验和药物筛选而言，培养基成分稳定性非常重要。无血清体系可以减少未知成分干扰，使研究人员更容易分析细胞对特定刺激物或候选药物的反应。

![Epithelix无血清培养基产品清单](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12003223/e83111a12381741d2247ed64e8a7e3b3.png)

*图7：Epithelix无血清培养基产品清单。*

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## **五、Epithelix肺模型在NAMs与器官芯片研究中的应用价值**

随着全球范围内对动物替代实验和高生理相关体外模型的关注不断提高，NAMs与MPS技术正在逐渐进入药物研发、毒理研究和疾病机制分析流程。人源呼吸系统模型由于能够较好模拟人体气道与肺泡结构，因此在肺部安全性评价、呼吸道刺激反应、吸入药物开发、感染机制研究以及器官芯片联合应用中具有较高研究价值。

目前，这类模型已被用于多种呼吸系统相关研究，并可与微流控器官芯片平台结合，进一步模拟复杂肺部微环境。例如，在部分MPS或OOC研究中，人源肺模型可与流体系统、暴露系统或多器官联合模型结合，用于研究更复杂的组织互作关系。对于吸入药物研究而言，将人源肺模型与动态暴露系统结合，可以进一步接近真实吸入场景；对于肺毒性评价而言，人源细胞来源模型也有助于减少物种差异带来的解释困难。

在具体应用中，成熟ALI肺模型可用于观察屏障完整性、粘液分泌、纤毛活动、细胞因子释放、组织损伤和修复过程等多种指标。对于从事呼吸系统研究、肺部疾病机制分析、肺部安全性评价或吸入药物开发的研究人员而言，选择具备成熟ALI培养特征的人源肺模型，有助于提升实验结果的稳定性和人体相关性。

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## **六、总结**

Epithelix长期专注于人呼吸系统体外模型开发，其原代肺细胞、ALI气液界面模型和3D肺组织体系，正在成为呼吸疾病研究与吸入药物开发中的重要工具。相比传统二维培养体系，这类模型能够更真实模拟人体气道与肺泡微环境，并在纤毛结构、粘液分泌、屏障功能和长期培养稳定性方面提供更接近体内状态的实验条件。

从应用角度看，MucilAir、SmallAir和AlveolAir分别对应上呼吸道、下呼吸道和肺泡区域研究需求，可用于肺部安全性评价、呼吸道感染机制、炎症研究、吸入药物筛选、环境刺激研究和肺部疾病机制分析。随着NAMs、MPS和OOC技术的发展，人源3D肺模型预计将在呼吸系统体外评价体系中发挥越来越重要的作用。

**本文基于Epithelix、肺泡细胞、肺泡巨噬细胞、MucilAir、3D肺模型、人源肺细胞等相关应用的公开资料、参考文献曼博生物整理发布**，用于科研技术交流与学习参考。

摘要：  随着NAMs（New Approach Methodologies，新方法学）与MPS（Microphysiological Systems，微生理系统）技术的发展，越来越多呼吸系统研究开始关注更接近人体真实生理环境的体外模型。传统二维细胞培养虽然操作便利，但在组织结构、细胞分化状态、气道屏障功能和长期培养稳定性方面存在一定局限；动物模型虽然能够提供整体生理背景，但也面临种属差异、实验周期长及伦理要求提高等问题。在这一背景下，人源原代肺细胞、ALI气液界面培养模型和3D肺组织模型逐渐成为呼吸系统疾病机制研究、吸入制剂评价、肺部安全性研究以及药物筛选中的重要工具。本文围绕Epithelix人源呼吸系统体外模型体系，系统介绍原代肺泡上皮细胞、肺泡巨噬细胞、MucilAir、SmallAir、AlveolAir及无血清培养体系的技术特点，并分析ALI气液界面模型在人源呼吸道屏障、肺泡微环境和MPS/OOC研究中的应用价值。

人源3D肺模型与ALI气液界面培养技术解析：Epithelix MucilAir、SmallAir与AlveolAir在呼吸系统研究中的应用

随着NAMs（New Approach Methodologies，新方法学）与MPS（Microphysiological Systems，微生理系统）技术的发展，越来越多呼吸系统研究开始关注更接近人体真实生理环境的体外模型。传统二维细胞培养虽然操作便利，但在组织结构、细胞分化状态、气道屏障功能和长期培养稳定性方面存在一定局限；动物模型虽然能够提供整体生理背景，但也面临种属差异等问题。查看解析。

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Epithelix人源呼吸系统体外模型为呼吸疾病研究提供创新解决方案，包括ALI气液界面培养的MucilAir、SmallAir和AlveolAir等3D肺模型。这些模型能模拟真实气道屏障功能、粘液分泌和纤毛运动，适用于吸入药物评价、肺部安全性研究和疾病机制分析。相比传统2D培养，3D肺模型在肺泡屏障、长期暴露实验和微生理系统研究中更具优势。

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