Debido a las diferencias genómicas y proteómicas, los modelos animales tienen un valor predictivo limitado para varios resultados humanos. Además, son lentos, caros y éticamente cuestionables1. MPS es una tecnología relativamente nueva que tiene como objetivo mejorar el poder predictivo y reducir los costos y el tiempo invertido con las pruebas preclínicas. Son dispositivos microfluídicos que cultivan organoides (unidades funcionales de órganos miméticos artificiales) bajo un flujo de medios que promueve la comunicación organoide-organoides. Los organoides hechos de células humanas aumentan larelevanciatraslacional 2,3,4. Se espera que el MPS funcione mejor que las pruebas en animales porque son genéticamente humanos y recapitulan la interacción entre los tejidos. Cuando es completamente funcional, el MPS proporcionará resultados más significativos, a mayor velocidad y menores costos y riesgos4. Muchos grupos están desarrollando MPS para varios propósitos, especialmente modelos de enfermedades para probar la eficacia de los medicamentos.
El nivel de exposición es uno de los parámetros más críticos para evaluar la eficacia y toxicidad de los medicamentos5,6,7,8,9,10,11,12. MPS permite la integración organoidea que emula la exposición sistémica y se espera que funcione mejor que el cultivo tradicional de tejido humano 2D. Esta tecnología puede mejorar significativamente la predicción de la absorción intestinal compuesta y el metabolismo hepático4.
Un MPS que integra el modelo humano equivalente del intestino y el hígado es un buen punto de partida, teniendo en cuenta el papel central de estos dos órganos en la biodisponibilidad de fármacos y la exposición sistémica13,14,15. APAP es un fármaco atractivo para el estudio de un MPS sin un equivalente renal porque su metabolización se realiza principalmente por el hígado16,17.
El 2-OC es un dispositivo microfluídico de dos cámaras adecuado para el cultivo de dos tejidos/organoides equivalentes humanos diferentes interconectados por microcanales16. Con el fin de emular una administración oral/intravenosa humana in vitro de un medicamento y evaluar los efectos de la conversación cruzada entre los equivalentes del intestino y del hígado en la farmacocinética APAP, además de la funcionalidad y viabilidad de los organoides, se realizaron tres conjuntos MPS diferentes: (1) un "Empentí 2-OC MPS" compuesto por un equivalente intestinal basado en un inserto de cultivo que contiene una cocultura de células Caco-2 + HT-29, integrada en el dispositivo 2-OC; (2) un "Liver 2-OC MPS" compuesto por esferoides hepáticos hechos de HepaRG + HHSteC (Células Estelares Hepáticas Humanas) integrados en el dispositivo 2-OC; y (3) un "Empo del Hígado 2-OC MPS" compuesto por el equivalente del intestino en un compartimiento del dispositivo que se comunica con el equivalente hepático en el otro por el flujo de medios a través de los canales microfluídicos.
Todos los ensayos se realizaron en condiciones estáticas (sin flujo) y dinámicas (con flujo) debido al impacto de los estímulos mecánicos (compresión, estiramiento y cizallamiento) en la viabilidad y funcionalidades de la célula18,19,20. El presente artículo describe el protocolo para la emulación de administración oral/intravenosa APAP y los respectivos análisis de absorción/metabolismo y toxicológicos en el MPS 2-OC que contiene modelos equivalentes de intestino humano y hígado.