ESC是一类未分化的二倍体全能干细胞，具有自我复制、无限增殖的潜能，可在体外长时间培养和增殖传代，在不同诱导因子的作用下可分化为3个胚层的所有细胞，能用于多系统疾病的替代治疗，也适用于体外药物筛选和毒理学实验。根据肝细胞在体内不同发育阶段的调控机制，在ESC培养体系中依次加入多种外源性生长因子(如二甲基亚砜、肝细胞生长因子、成纤维细胞生长因子或制瘤素等)或直接向ESC转入特定基因(如性别决定区Y盒内基因17、造血表达同源异形盒基因等)，即可促进其向肝细胞分化^[2]。

ESC来源的肝样细胞能够表达肝细胞特异的药物代谢酶、合成白蛋白和尿素。研究发现，在予以对乙酰氨基酚和黄曲霉毒素B处理后，ESC来源的肝样细胞具有与原代肝细胞相似的剂量依赖的CYP450酶活性降低趋势和细胞毒性反应，敏感性高于肝癌细胞系HepG2^[7]。Kim等^[8]将人ESC来源的肝样细胞与对乙酰氨基酚共孵育12 h后发现，细胞培养基中含有大量炎症因子(肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1β、α干扰素、β干扰素、白细胞介素-6和白细胞介素-12)和抗炎因子(白细胞介素-10和转化生长因子-β1)，这些炎症因子可激活并诱导T细胞、单核细胞和自然杀伤细胞等免疫细胞产生更多的炎症因子，该研究结果提示ESC来源的肝样细胞有助于研究药物介导的免疫性肝损伤。Avior等^[9]研究发现石胆酸和维生素K2可促进ESC来源的肝样细胞成熟，将处理后的肝样细胞分别与9种肝毒性药物共孵育，结果发现其中8种肝毒性药物的半数中毒浓度与在人原代肝细胞中观测到的结果一致；此外，该研究结果还证明ESC来源的肝样细胞不仅能够准确预测药物的急性毒性反应，还能在经药物处理后的细胞内观察到脂肪变性、胆汁淤积和细胞凋亡等肝脏毒理学改变。通过对ESC来源的肝样细胞培养体系进行优化，已有商品化试剂盒NEXEL Hepatosight-S^®问世^[10]，在评估4种中草药(苍术苷、大黄素、黄独素B和没食子酸)的肝毒性评价试验中，该试剂盒的检测结果与人原代肝细胞具有良好的一致性，准确性高于鼠原代肝细胞和肝癌细胞系，并有望在药物肝毒性评价试验中替代人原代肝细胞。需要指出的是，ESC在取材和使用的伦理方面仍备受争议，这在一定程度上也限制了其在DILI研究中的应用。

iPSC指通过导入特定的转录因子将成熟的体细胞重编程为多能干细胞，保持宿主的遗传稳定性，具有与ESC相似的增殖特性和多项分化潜能，可分化为心肌细胞、造血细胞、血管内皮细胞和神经元等。2009年Song等^[11]首次通过模拟人体胚胎肝脏发育过程，使iPSC在经历3个阶段(内胚层分化期、内胚层向肝细胞分化期、肝细胞成熟期)诱导后最终定向分化为肝样细胞。目前常见的诱导分化方案是通过在不同的阶段添加生长因子、细胞因子或小分子化合物，促进iPSC来源的肝样细胞分化成熟，其后研究人员通过优化诱导因子组合、调整添加时机和改进诱导条件，进一步提高了分化效率。

有研究将iPSC来源的肝样细胞与常见的肝毒性药物(胺碘酮、黄曲霉素、曲格列酮)共孵育14 d后发现，细胞活性随着药物暴露时间延长而迅速下降，并且细胞内出现磷脂沉积和脂肪变性^[12]，提示iPSC来源的肝样细胞可用于评估药物的慢性肝脏毒性。Takayama等^[13]采用特定阶段瞬时过表达肝细胞相关转录因子，联合纳米柱板三维球体培养技术获得了更加成熟的iPSC来源的肝样细胞，其CYP450活性和药物代谢能力均优于二维培养条件下获得的肝样细胞，检测灵敏度高于肝癌细胞系HepG2，并且能够观察到药物代谢产物介导的肝脏毒性；这一结果证实三维培养体系能有效促进iPSC来源的肝样细胞成熟，为药物筛选提供了更有价值的工具。此外，研究人员发现iPSC来源的肝样细胞持续表达胎肝细胞的标志物甲胎蛋白和细胞角蛋白19，且其药物代谢关键酶CYP3A4、CYP2C9的表达水平明显低于原代肝细胞^[14]，提示iPSC来源的肝样细胞虽具备肝细胞的多种表型和重要功能，但也只是更接近胎肝细胞而不是成体肝细胞^[15]。iPSC来源的肝样细胞的生成需要经历从体细胞到iPSC，再逐步分化为肝样细胞的过程，操作过程繁复，重编程效率低下，加之iPSC的安全性问题还未完全得到解决，多种制约因素也影响了iPSC来源肝样细胞的应用。

外周血单核细胞主要是淋巴细胞和单核细胞，同时也存在少量造血干细胞、血管内皮祖细胞、间充质干细胞和循环纤维细胞等。单核细胞可分化为多种吞噬细胞，包括巨噬细胞、树突状细胞、破骨细胞和小胶质细胞等，发挥吞噬和抗原提呈作用。研究发现，单核细胞的分化潜能并不局限于吞噬细胞，还能向内皮细胞、脂肪细胞、神经元、心肌细胞和肝细胞等分化，这类细胞被称为单核细胞来源的多潜能细胞，其具有吞噬细胞、间充质细胞与内皮细胞的混合形态和表型特征^[15]。单核细胞来源的肝样细胞的培养需要抽取供体20~40 mL外周血，采用密度梯度离心和贴壁法分离单核细胞，在不同阶段添加一系列生长因子(主要包括肝细胞生长因子、巨噬细胞集落刺激因子、成纤维细胞生长因子、白细胞介素-3等)，经过2~3周诱导分化而成，整个培养检测体系又称MetaHeps系统^[16]。单核细胞来源的肝样细胞包含供体的遗传信息，保留了供体基因特异的CYP450活性和药物毒性反应，不仅与原代肝细胞一样具有丙氨酸转氨酶和CYP3A4活性，能够合成凝血因子Ⅶ和尿素，且在培养4周后细胞表型仍维持稳定，还可以进行常规冻存和复苏，有望建立个体化来源的细胞库^[17]。

单核细胞来源的肝样细胞与药物共孵育后会释放乳酸脱氢酶，通过测定上清液中乳酸脱氢酶与裂解液和上清液中乳酸脱氢酶的比值来判断药物的肝脏毒性，如待检药物的上述比值高于阴性对照，即可判读为阳性。Benesic等^[16]将急性DILI患者的单核细胞来源的肝样细胞与可疑药物进行体外药物毒性刺激试验，结果显示单核细胞来源肝样细胞的灵敏度达93%，与Roussel Uclaf因果关系评估法相当；非药物性肝病患者的单核细胞来源的肝样细胞毒性结果均为阴性，且其特异度高于Roussel Uclaf因果关系评估法(100%比74%)。Benesic等^[18]评估并验证了单核细胞来源的肝样细胞对药物重复暴露造成的DILI的诊断价值，在单药重复暴露造成肝损伤的13种药物中，单核细胞来源的肝样细胞与其中的12种共孵育后乳酸脱氢酶释放增多；经单核细胞来源的肝样细胞判定86种药物无肝脏毒性，27例患者再次服用后均未再发生肝损伤。对于多种药物共用导致的DILI，单核细胞来源的肝样细胞不仅能够检出造成肝损伤的药物组合，还能判断不同药物之间的作用形式(相加、协同还是无作用)^[19]。对于成分更为复杂的中草药或膳食补充剂导致的DILI，单核细胞来源的肝样细胞的灵敏度和特异度分别达90.6 %和86.7%，有助于DILI的病因诊断和筛查出致病的中药组分^[20]。Dragoi等^[21]通过对双氯芬酸钠所致DILI患者的单核细胞来源的肝样细胞进行质谱蛋白质组学分析，鉴定出的特异性标志物整联蛋白β3有望用于DILI的辅助诊断。MetaHeps系统不仅可用于DILI的辅助诊断和判别可疑药物，还能通过高通量筛选药物复合物的方法预测个体发生DILI的潜在风险，且检测时机不受DILI发生时间间隔影响，在DILI发生6个月后分离培养的单核细胞来源的肝样细胞与致病药物共孵育后仍可得出阳性结果^[19]。MetaHeps系统样本易于获取，操作简便，展现出良好的应用前景，但需多中心研究进一步验证其可靠性，长达数周的诱导培养和检测周期也是其不足之处。

iPSC来源的肝样细胞需要渐进诱导，逐步分化方可得到目的细胞，近年来异军突起的谱系重编程(lineage reprogramming)技术则能够将成熟体细胞直接转分化为其他类型的功能细胞或祖细胞，包括神经元、心肌细胞、血液祖细胞和肝祖细胞等。Inada等^[22]将人脐静脉内皮细胞或外周血液循环内皮细胞导入叉头框蛋白A3、肝细胞核因子1A和肝细胞核因子6这3种转录因子，成功获得了人肝祖细胞，再采用不同的诱导成熟培养基进行诱导，最终分化所得的肝样细胞不仅能表达与同原代肝细胞相当的高活性药物代谢酶，在常见肝脏毒性药物作用下可出现剂量依赖性的细胞活力下降，还能用于测试药物的急慢性肝脏毒性。细胞融合技术亦可提供新的肝样细胞来源，Collins等^[23]通过转染人端粒酶反转录酶基因使多系祖细胞永生化，并在体外与人原代肝细胞融合生成同样具有永生化特性的肝样细胞，这种具有永生化特性的肝样细胞在细胞形态、表达药物代谢酶基因、合成白蛋白和尿素方面与原代肝细胞具有同源性，有望成为稳定的DILI体外试验模型。