采用三维培养模型可能拯救生命

由罗纳德·a·法里斯,细胞生物学主任康宁生命科学。

1993年,15例在临床试验中被给予fialuridine卖地周治疗乙型肝炎感染。七个病人患上严重的肝毒性;五个患者死亡(1)。Fialuridine毒性并不在之前发现在活的有机体内动物实验(2)。

二十年后,

药物引起的肝损伤(帝力)是临床的主要原因,和售后市场,失败的药物(3)。还有显然需要生理相关细胞模型来检测慢性肝毒性早期药物发现过程。主要的“黄金标准”是人类肝细胞和药物安全评价的药物之间的相互反应,但当保持在单层培养迅速失去功能。为了规避这个问题,肝细胞可以作为三维(3 d)培养microtissues称为hepatospheroids。三维细胞培养模型更准确地反映复杂在活的有机体内微环境。3 d文化延长肝细胞活力,恢复膜极性,增强细胞功能,促进更多已(4)信息和cell-extracellular矩阵交互。

使生理相关的筛选

目前的方法来评估药品安全包括发光可行性分析和内容分析(HCA)。HCA监控细胞健康的同时分析多个细胞参数。最近的进步在3 d microtissues HCA启用自动成像。然而,广泛采用生理相关细胞模型的早期毒性屏幕需要一个3 d文化格式是可伸缩的,可再生的,和容易的形象。

有很多文化商业化的3 d格式包括芯片、生物反应器,凝胶,支架和scaffold-free平台。超低附件板和悬滴scaffold-free hepatospheres平台用于生成形态和功能可比性。两种格式问题的避免一些潜在的药物等其他模型绑定支架材料,lot-to-lot变异生物反应器的凝胶和缺乏可伸缩性。Scaffold-free格式还支持自组装hepatospheroids由多种肝细胞类型。

“康宁的优势®超低附件球体表面板(图1)是专有的设计使制服hepatospheroid形成和执行自动多路复用HCA细胞健康分析单井”托德•厄普顿州商业技术经理康宁生命科学。

图1所示。康宁®球体微型板块。超低附件表面使统一的和可再生的3 d多细胞球体形成。可能生成的球状体,培养和化验荧光灯或发光信号在同一板。

鼓舞人心的消息

贝尔和他的同事们最近发表的一份报告强调了潜在的预测价值hepatospheroids检测慢性毒性(5),这些调查表明,肝脏中产生microtissues康宁®超低附件球体表面板块保持表型稳定chemically-defined维护时,无血清培养基。hepatospheroids使得团队的长期稳定性进行多次给药毒性研究中,五个星期,使用生理相关的药物浓度。Hepatospheroids是敏感的慢性影响几个已知的肝毒素包括fialuridine。特别注意,3 d文化支持inter-individual表型变异的药物代谢蛋白质组在活的有机体内(6)。

“这是一个非常令人鼓舞的结果很明显,三维细胞培养模型将提供一个更好的理解如何影响病人的药物毒性基因预期和生理学”州理查德Eglen副总裁和总经理,康宁生命科学。

未满足的需求

不可预见的药物引起的肝损伤的发生是因为inter-individual药物性格的差异。这一事实需要需要一个面板不同捐赠者的肝细胞模型人类药物反应的多样性。尽管3 d的文化主要人类肝细胞使慢性毒性屏幕,主细胞是昂贵的,在供应有限和细胞质量从lot-to-lot不等。每个主肝细胞必须是合格的。这些限制阻碍主要细胞高吞吐量的常规使用屏幕。

替代肝细胞模型表达的全补肝阶段I和II药物代谢酶和药物转运蛋白在3 d文化将使早期帝力筛选。几个商用肝脏模型包括干细胞衍生的肝细胞,HepaRG™,和康宁®HepatoCells。这些细胞模型提供了一个连续的供应细胞允许标准化帝力屏幕。

所面临的挑战

检测慢性肝毒性临床试验之前需要生理上的系统集成相关文化格式,新细胞模型,反映了基因组多样性,和高通量筛选化验。3 d格式产生健康的文化,在活的有机体内有关microtissues并使重复使用临床相关的药物浓度剂量方案。使用主要检测慢性药物毒性肝细胞和3 d文化是鼓舞人心的。未来的挑战将是可再生细胞的广泛验证模型,识别特殊inter-individual差异产生的毒性药物处理。验证三维细胞模型将使帝力屏幕在药物发现的早些时候,希望更安全的药物的发展和更多的个性化医疗方案。

关于康宁HepatoCells

图2。层次聚类分析获得的细胞毒性数据从不同的维护在单层培养肝细胞模型。

康宁HepatoCells源于一个永生化肝细胞细胞系和制造低温贮藏在定义的条件下,确保lot-to-lot一致性。HepatoCells密切模型主要肝细胞的细胞毒性比HepaRG后暴露在SCREEN-WELL®肝毒性图书馆从恩佐®生命科学(图2)。

HepatoCells形式统一hepatospheres(图3)和同样或更敏感一些有毒化合物在3 d文化比HepaRG剂量依赖性的方式评估(表1)。

表1。效力的分析选择Screen-Well肝毒性的化合物库作为评估Promega细胞Titer-Glo 3 d。N = 8井/浓度。

罗纳德·法里斯博士是细胞生物学主任康宁生命科学。加入康宁合并之前他是首席科学官多单元的技术。他的研究团队目前专注于发展为ADMET应用创新的技术和产品。

引用

1。麦肯齐R,油炸兆瓦,萨利R, Conjeevaram H, Di Bisceglie, et al .肝衰竭和乳酸酸中毒fialuridine (FIAU),慢性肝炎的临床实验的核苷类似物b . N拉米夫地中海333:1099 - 1105,1995。

2。曼宁FJ,斯沃茨MN。回顾fialuridine (FIAU)临床试验。华盛顿(哥伦比亚特区):国家科学院出版社,1995年。

3所示。寺庙RJ, Himmel MH。新批准药物的安全性:对处方的影响。JAMA 387:2273 - 2275, 2002。

4所示。戈多,P,休伊特,新泽西,阿尔布雷特,美国出版社。最近的进步2 d和3 d使用主要的肝细胞,体外系统替代肝细胞来源和non-parenchymal肝细胞和肝毒性的使用在调查机制,细胞信号和ADME。拱Toxicol 87:1315 - 1530, 2013。

5。CC,贝尔•脱硫,摩洛SML et al .表征基本人类肝细胞球状体作为药物引起的肝损伤的模型系统,肝脏功能和疾病。科学报告DOI: 10.1038 / srep25187, 2016年。

6。黄,魏因赖希J,沃尔夫,谢尔曼H, Gitschier HJ和反DH。三维肝毒性筛选使用康宁®HepatoCells,球体微型板块和SCREEN-WELL®肝毒性的图书馆。(www.enzolifesciences.com)。