炎症性肠病（IBD）正在全球范围内呈现爆发式增长，据 2017 年《柳叶刀》发布的全球流行病学研究显示，IBD 已在全球六大洲的多个国家出现发病率持续攀升的趋势，其中克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎作为两大核心亚型，已影响全球超数百万人群。患者常年被反复的腹痛、持续性腹泻、严重疲劳与营养不良裹挟，肠道黏膜的慢性炎症与上皮细胞持续死亡，就像一场无法熄灭的野火，不断破坏肠道屏障功能，最终导致肠道结构不可逆损伤，不少患者终末期只能通过手术切除病变肠段维持生命。

目前，以英夫利昔单抗、阿达木单抗为代表的抗肿瘤坏死因子（TNF）中和抗体，已是克罗恩病诱导和维持缓解的一线治疗方案，临床证据已证实TNF是驱动 CD 肠道炎症与上皮损伤的核心致病因子。但遗憾的是，临床中约 30% 的患者对这类抗体治疗初始就无应答，而长期用药的患者中，更有相当一部分会因抗药抗体的产生逐渐丧失疗效，且这类抗细胞因子疗法无法从根本上修复受损的肠道上皮屏障，成为疾病复发、难治的核心症结。因此，开发一种能直接保护肠道上皮细胞免受炎症相关死亡、维持黏膜屏障完整性的治疗策略，已成为 IBD 领域亟待突破的关键方向。

而长期以来，IBD 新药研发始终困在一个无法破解的死循环里：传统药物筛选依赖的 Caco-2、HT29 等结肠癌细胞系，虽被广泛用于肠道药理研究，却对TNF诱导的细胞毒性极不敏感，哪怕高浓度TNF刺激也无法诱导明显的细胞死亡，完全无法模拟临床中患者肠上皮细胞的病理状态；而常用于TNF相关研究的 L929 小鼠成纤维细胞系，虽对TNF高度敏感，但其在TNF刺激下主要发生坏死性凋亡，与人类肠道上皮细胞的死亡模式完全不同；动物模型则因种属差异，让大量在小鼠体内效果亮眼的候选分子，最终在人体临床试验中折戟。

近日，发表在国际权威期刊Stem Cell Reports上，题为 “Organoid phenotypic screening identified glycyrrhizin that confers protection against tumor necrosis factor-induced cell death” 的研究中，来自日本东京大学、千叶大学等机构的科学家，用一套基于人类肠道类器官的创新筛选体系，完美破解了这一行业痛点，更从传统药食同源的甘草中，找到了一个极具临床潜力的 IBD 治疗候选分子。

图文摘要

研究团队基于此前自主优化的低成本、可规模化人类肠道类器官培养体系，突破了类器官异质性、培养成本高、难以适配高通量筛选的行业难题。他们将人诱导多能干细胞（iPSC）来源的小肠类器官、人原代回肠类器官通过酶解与物理分散处理，制备成均一的单细胞悬液，建立了高度还原人类肠道生理特征的筛选模型。与传统癌细胞系形成鲜明对比的是，这套模型中的肠道上皮细胞对TNF展现出极高的敏感性，半数抑制浓度（IC₅₀）低于 10 pg/mL，完美匹配了克罗恩病患者肠黏膜中约 100 pg/mL 的TNF生理浓度，且TNF诱导的细胞毒性能被抗TNF中和抗体完全逆转，充分验证了模型的特异性与生理相关性。

在此基础上，团队进一步优化了 384 孔板的高通量筛选体系，最终实现所有筛选板的 Z' 因子均大于 0.5——这是高通量筛选领域判断体系稳定性与可靠性的金标准，意味着这套体系能精准、稳定地筛选出具有活性的化合物。研究人员以TNF诱导的肠道上皮细胞死亡为核心评价指标，对约 3500 种具有药理活性的化合物库进行了全面筛选，初筛锁定了 13 个能显著抑制细胞死亡的候选化合物，经过多轮剂量依赖性验证，最终确定了 3 个核心活性分子：抗生素硫链丝菌肽、PI3K/mTOR 双抑制剂 PF-04691502，以及从甘草根中提取的天然三萜皂苷类物质——甘草酸（又称甘草皂苷）。

更关键的是，研究团队通过进一步验证发现，硫链丝菌肽与 PF-04691502 虽能提升细胞活力，但其本身具有非特异性的促细胞增殖作用，即便在没有TNF刺激的情况下，也能增加正常细胞的数量，说明其保护作用并非特异性针对TNF诱导的上皮损伤；而甘草酸则展现出了极高的作用特异性，它在无TNF刺激的生理状态下，对正常肠道上皮细胞的活力没有任何影响，仅在TNF诱导损伤的病理场景下发挥保护作用，其发挥保护效应的 IC₅₀为 9.8 μM。

在后续的验证实验中，研究团队证实甘草酸的保护作用具有广谱性，不仅在 iPSC 来源的小肠类器官中有效，在人原代回肠类器官、iPSC 来源的结肠类器官，以及不同 iPSC 细胞系构建的多种肠道类器官中，均能剂量依赖性地阻断TNF诱导的细胞死亡，甚至在完整的 3D 肠道类器官中，甘草酸也能有效维持类器官的形态与细胞活力，对抗TNF造成的损伤。而一个意外却重要的发现是，甘草酸的糖苷配基甘草次酸，虽与甘草酸有部分共同的药理活性，却完全无法保护TNF刺激下的肠道上皮细胞，这直接证明甘草酸完整的糖苷结构，是其发挥肠道上皮保护作用的核心关键。

这项研究最具颠覆性的发现，是彻底厘清了甘草酸发挥保护作用的分子机制，推翻了领域内的传统认知。此前学界普遍认为，甘草酸的抗炎与组织保护作用，主要通过抑制高迁移率族蛋白 B1（HMGB1）实现——HMGB1是坏死细胞释放的损伤相关分子模式，会通过激活炎症通路放大免疫反应。

但这项研究明确证实，甘草酸的肠道保护作用与HMGB1通路完全无关：首先，肠道上皮细胞中几乎不表达甘草酸的另一个潜在靶点 11β-羟基类固醇脱氢酶 1 型（11β-HSD1）；其次，即便通过 siRNA 敲低了肠道上皮细胞中HMGB1及其同源基因HMGB2，也完全无法阻止TNF诱导的细胞死亡，而HMGB1-RAGE 相互作用抑制剂、TLR4 抑制剂等靶向HMGB1通路的化合物，也都无法保护TNF刺激下的人肠道上皮细胞。

与此同时，研究团队解开了甘草酸 “细胞类型选择性” 保护作用的谜题。他们发现，TNF在 L929 小鼠成纤维细胞中，主要诱导的是 RIP1 激酶依赖的坏死性凋亡，因此坏死性凋亡抑制剂 necrostatin-1 能完全挽救 L929 细胞的死亡，却对人肠道类器官来源的上皮细胞完全无效；而在人类肠道上皮细胞中，TNF主要启动的是 caspase-8 依赖的细胞凋亡，只有当 caspase 活性被抑制时，细胞才会切换到坏死性凋亡模式。这就解释了为什么甘草酸在 L929 细胞中完全无效，却能精准保护人肠道上皮细胞——它靶向的是人类肠道上皮细胞特有的凋亡信号通路。进一步的机制研究证实，甘草酸能显著抑制 caspase-8 下游的凋亡信号级联，减少其底物 RIP1 与凋亡执行分子 caspase-3 的切割活化，从而阻断TNF诱导的细胞凋亡，且不会影响 caspase-8 本身的激活，精准锁定了其作用位点在 caspase-8 的下游。

在细胞与类器官实验之外，甘草酸在动物体内也展现出了优异的治疗效果。研究团队构建了葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的小鼠急性结肠炎模型，通过口服方式给予小鼠 20 mg/kg 体重的甘草酸，从 DSS 造模前 3 天开始预防性给药，持续至造模后第 7 天。结果显示，甘草酸治疗显著缓解了结肠炎小鼠的体重下降趋势，大幅减轻了结肠上皮的损伤程度与炎症细胞浸润，完全逆转了结肠炎特征性的结肠缩短病理改变；免疫荧光染色结果进一步证实，甘草酸治疗后，小鼠结肠上皮中活化的裂解型 caspase-3 阳性凋亡细胞比例显著下降，直接在体内验证了其抑制肠道上皮细胞凋亡、保护肠道黏膜屏障的核心作用。

这项研究的价值，远不止于发现了甘草酸这个 IBD 治疗的全新候选分子，更在于它用实打实的结果，验证了人类类器官在表型药物筛选中的不可替代的优势。表型药物筛选的 “三原则”，要求使用生理相关的模型、生理相关的刺激与生理相关的读数，而人类肠道类器官完美契合了这一核心要求，它拥有与人类肠道完全一致的细胞组成、细胞极性与生理功能，能真实反映药物在人源组织中的作用效果，堪称 “坐在实验室里的微临床试验前哨站”，能有效打破传统药物研发中 “细胞系有效、动物有效、临床无效” 的死循环。

当然，这项研究也存在需要进一步完善的地方，目前使用的肠道类器官仅包含上皮细胞，缺少肠道微环境中的免疫细胞、成纤维细胞，也未纳入在 IBD 发病中起到关键作用的肠道菌群，未来还需要更完善的类器官模型进一步验证；同时，甘草酸口服后会被肠道菌群水解为无保护作用的甘草次酸，因此需要开发合适的肠道靶向递药系统，让甘草酸能精准到达肠道上皮并保持完整结构，最大化发挥药效。

需要特别提醒的是，研究中使用的是高纯度的甘草酸单体，与日常食用的甘草、甘草含片、甘草泡水完全不同，且过量摄入甘草会导致低钾血症、血压升高、水钠潴留等不良反应，世界卫生组织已明确甘草酸的每日无不良作用剂量为 2 mg/kg 体重，普通人切勿自行大量服用甘草或相关制品来治疗肠道疾病，甘草酸的临床治疗应用，仍需经过严格的人体临床试验进一步验证。

对于全球数百万常年与 IBD 抗争的患者而言，这项研究不仅带来了一个全新的、安全的候选治疗分子，更开辟了一条更贴近人类生理的药物研发新道路。当传承千年的药食同源天然分子，遇上最前沿的类器官生物技术，这场跨越时空的碰撞，正在为慢性炎症性疾病的治疗，打开一扇充满希望的全新大门。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Yu Takahashi,Zhongwei Zhang,Izumi Tanaka, et al. Organoid phenotypic screening identified glycyrrhizin that confers protection against tumor necrosis factor-induced cell death. Stem Cell Reports. DOI:10.1016/j.stemcr.2026.102891.