体外系统和吸入毒理学

7月初,来自世界各地的专家齐聚不错,法国、分享和讨论最新的创新和研究的背景下,人类的肺在体外模型。肺在体外2018事件(生活)汇集了来自学术界的科学家,监管机构,和不同的行业,如医药、生物技术、烟草、消费品和医疗设备。主题包括的应用在体外肺模型调查传染病、呼吸道过敏,吸入毒物学,和生物医学的发展为条件包括慢性阻塞性肺疾病(COPD)、哮喘、特发性肺纤维化(IPF)和肺癌。

菲利普莫里斯国际公司(PMI)在生活有重要地位,一个科学家团队和实验室技术人员在场分享科学发现和技术。作为临床前评估的一部分风险降低产品(RRPs) *, PMI已经开发和利用先进的三维,organotypic系统来源于上皮细胞与肺癌、嘴和鼻蛀牙人类健康的捐赠者。这些系统已经用于一些在体外研究,提出了在生活的细节。¹在会议上提出了进一步的研究调查:

• 高含量的潜力评估成像复杂在体外蜂窝系统²
• 一系列的非侵入性的方法通常用于描述三维模型肺MucilAir™^3、4
• 一个创新的微流体organ-on-a-chip模型结合两肺和肝脏组织⁵

研究和创新被证明不仅应用程序相关的评估RRPs,而且对制药药物发现,环境健康研究,和更广泛的毒理学研究。此外,他们还支持广泛接受的视觉动物测试:3 rs原则替换,减少动物用于科学研究和细化。

三维模型:传统端点结合蜂窝系统毒理学

RRP气溶胶的产生曾被证明导致大大减少有害的,潜在的有害成分的形成(HPHCs)通常存在于香烟(至少90%的我们的一个RRPs)。我们的三维organotypic在体外概念验证研究模型来评估是否减少接触HPHCs转化为降低生物在细胞水平上的影响。这是通过三维的配置organotypic文化,而在气液界面,从而使细胞保持直接接触烟雾和气溶胶。

曝光后肺、口腔和鼻腔上皮细胞培养香烟或RRP气溶胶,不同跨度为生物效应进行了评估和使用一个数组的端点。其中包括的在体外测试端点沉积等有毒金属羰基合物,形态改变、炎症介质的分泌,以及系统毒理学的测量涉及转录组、蛋白质组学和代谢组学。收集的数据也通过一组手动处理策划生物网络模型与呼吸道疾病。生物影响被量化、比较,辅以标准基因片段的分析。

多个实验重复保证鲁棒性、可靠性和重现性的数据。评估表明,类似的生物网络摄动后接触RRP气溶胶与摄动后暴露于香烟烟雾中,尽管在较小的规模和只显示瞬态效应。此外,RRP气溶胶对其他生物网络没有任何影响,不同于那些受到吸烟的影响。

高含量的成像

高含量成像(HCI)是一种行之有效的技术分析细胞培养生长在两个维度。然而,三维系统的发展增加了重要的人机交互过程显而易见的原因的复杂性。评估潜在的在这些更复杂的人机交互在体外系统,我们开发了一个三维模型的人类支气管上皮细胞的诱导增加杯状细胞的增殖(一个细胞类型常见呼吸道)通过剂量interleukin-13 (IL-13)。然后检查产生的影响通过靶向抗体染色法和图像分析。

证明了人机交互的方法可以用来评估复杂,三维的在体外模型。评估一个标记的表达和分布与杯状细胞(Muc5AC)是用于识别和量化IL-13诱导增加杯状细胞密度,展示我们的人机交互方法的能力准确评估特定表型的改变在治疗。此外,HCI能够快速、准确地识别结构损伤和组织异常,这样也可以被利用作为质量控制工具的组织。

MucilAir™吸入毒理学

在商用气道上皮组织,MucilAir™已经成为之间的引用在体外呼吸系统毒理学的选项。与英美烟草(蝙蝠)和Epithelix(生产者MucilAir™),我们进行一系列的参数,通常用来描述MucilAir™模型。目的是准确和全面确定的适用性MucilAir™的特定需求在体外吸入毒理学。这项研究是在三个独立的实验室和独立使用标准化的方法。三个不同的捐赠者和六个独立的气道上皮组织准备用来执行这项研究。结果,组织稳定,与早期的发现证明了适用性的MucilAir™的测试系统在体外吸入毒性。然而,批次和供体特异性变化时需要考虑考虑多点比较。

的Lung-Liver-on-a-Chip

三维在体外通过纳入模型可以进一步提高小型设备,再现复杂的特定器官的微环境。这些通常被称为“organs-on-chips”。虽然他们通常只代表一个器官,因此不能用于研究organ-to-organ交互中观察到人体,PMI已经开发了一种lung-liver-on-a-chip相结合。这是一个根本性的重要的发展因为机载化合物(如吸烟或RRP气溶胶)被肺部吸收,他们真正的毒性可能只是完全观察到由肝脏代谢后。在生活,我们提出研究的方法和结果证明我们的能力lung-liver-on-a-chip持有两肺和肝脏组织处于稳定状态至少4周。此外,研究了模型的代谢能力,因此其潜力在体外吸入毒理学。

摘要和结论

现场聚集了国际专家在体外模型的人类肺。可用的模型显示重要进展在努力模仿人类生物学通过增加细胞培养的复杂性,和潜在的这些模型来取代使用动物科学研究显然是明显的。会议还强调了合作的重要价值,展示所能取得的学术界、监管机构、企业和行业一起工作。领先的制药公司显示兴趣产生的基因表达数据集的三维模型可能是一个潜在的资源调查的免疫抑制与COPD吸烟。此外,兴趣是表达我们的人机交互方法,因为他们可以利用药物发现和开发过程。

在体外模型和相关的创新显示巨大的潜力在一系列学科和研究类型。PMI期待对该领域的进一步发展作出贡献。

迭戈Marescotti高内容筛选经理在系统毒理学菲利普莫里斯国际公司的研发部门。在完成他的博士学位大学肿瘤学和分子药理学费拉拉(意大利)他继续他的研究调查肿瘤逃避免疫监视的机制。他于2012年加入PMI,现在领导的研究团队运营的高通量系统复合分析。

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