芯片平台建模的工具药物对胎儿的影响

ETH研究人员结合胚胎细胞和肝细胞在一个新的细胞培养测试。这个组合让他们检测新的药物的副作用可能在胚胎早期药物开发过程。

药物必须是安全的准妈妈们,为他们未出生的孩子。之前,当局将批准一种新药,它必须被测试在怀孕的啮齿动物和动物试验,通常,怀孕的兔子。科学家在生物系统科学与工程学系苏黎世ETH在巴塞尔已经开发了一个测试,让他们检查药物的细胞培养而不是动物的胚胎毒性。

新的测试不能替代法律规定的动物试验药物审批过程的一部分。然而,随着新的过程很简单,快速,便宜的,研究人员将能够使用它在未来测试大量的候选药物在早期的开发过程。物质是有害的胚胎会因此被发现在药物开发的早期过程,而不是只在胚胎毒性的研究在动物试验。因为他们是如此昂贵,直到很久以后进行的动物实验并不是在药物研发过程中只有仔细预选潜在的候选药物。随着新的测试杂草不成功的药物候选人之前,它可能有助于降低成本和减少动物实验的数量。

用干细胞细胞培养试验

新的胚胎干细胞的过程是一种先进的形式测试中,物质的检测在体外对所谓的拟胚体。这些细胞的三维块形成于胚胎干细胞——在这种情况下,从一只老鼠,并接受胚胎发育的第一阶段的十天。没有可行的胚胎可以从这些细胞产生。

乙Andreas Hierlemann教授领导的研究小组已经扩大这个胚胎干细胞试验包括人类肝脏组织。“有一大堆的物质不是有毒的原始形式,但可以转化为有害物质由人体新陈代谢,尤其是肝脏,”解释了茱莉亚嘘声,博士生在Hierlemann集团和该研究的第一作者,已发表在《先进科学。与传统的胚胎干细胞试验相比,新开发的测试可以检测到这种性质的物质。

身体在芯片上

从头到尾,新的测试发生在全部在单个细胞培养芯片,这是配备不同的隔间。隔间包含microtissue球体,由人类肝细胞由乙分拆InSphero拟胚体,从老鼠的干细胞。肝脏microtissues和拟胚体有一个直径约半毫米与被放置在不同的区域,通过巩膜进行连接来保证一个常数之间的液体交换不同组的细胞。

“我们是第一个直接把body-on-a-chip肝脏和胚胎细胞的方法,“嘘声说。正如一位孕妇的循环系统链接她肝脏的代谢过程与胚胎发育过程中,这个连接系统确保持续的肝细胞和胚胎细胞间的相互作用。“代谢物由稳定的肝细胞,包括代谢物几分钟——可以直接作用于胚胎干细胞,“嘘声说。她解释说,结合一分之二单片比其他现有的体外测试,提出了一种改进的研究物质在肝脏的metabolisation分开这些代谢物对胚胎细胞的影响。

嘘声继续描述新测试的另一个优点:“生活与测试怀孕的老鼠,在我们的测试中,人类肝细胞的物质代谢——换句话说,就像他们会在人体药物管理。”她指出,这是相关的,作为人类和老鼠有不同的新陈代谢。

高通量测试的进一步发展

研究人员展示了新的测试的有效性与环磷酰胺的帮助。这种化疗药物在其基本形式基本上没有影响,但肝脏将它转换成一种物质,是细胞毒性。两个与环磷酰胺测试:一个包括新开发的肝/胚状体的身体测试,和其他没有肝脏microtissues仅涉及拟胚体。这些测试结果显示,低浓度的四倍环磷酰胺足以发展有不利影响的拟胚体在肝组织出现在相同的环境中。

现在,科学家们需要进一步细化测试之前,可以应用于药物开发。他们特别重视测试中使用的材料,除了可以实现程序自动化。自动化将是必要的,如果制药行业或其他人员能够大规模部署的测试药物的高通量筛选候选人。此外,科学家们希望开发一个测试,使用重组人类干细胞(称为“诱导多能性”细胞)而不是老鼠的干细胞。然后他们会有一个体外测试完全基于人体组织。

这篇文章被转载材料所提供的苏黎世联邦理工学院。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。

参考:

嘘声,J。et al。(2019)。微流控Multitissue平台先进的体外胚胎毒性测试。先进的科学https://doi.org/10.1002/advs.201900294