Name: Un système microphysiologique intestinal/hépatique pour l’évaluation pharmacocinétique et toxicologique des médicaments (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-12-03T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 59 s
Description: Découvrez un système microphysiologique intestinal/hépatique pour évaluer la pharmacocinétique et la toxicité du paracétamol. Cette méthode utilise des organoïdes pour modéliser le métabolisme et réduire les tests animaux.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Nous remercions le Dr Christie Guguen-Guillouzo, le Dr Philippe Gripon de l’Unité 522 INSERM et le Dr Christian Trepo de l’Unité 271 INSERM pour l’utilisation du matériel biologique (cellules Hepa RG) et pour nous avoir mis à notre disposition afin d’effectuer la recherche universitaire.

<ol><li>Zhang, D., Luo, G., Ding, X., Lu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preclinical+experimental+models+of+drug+metabolism+and+disposition+in+drug+discovery+and+development%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Pharmaceutica+Sinica+B%22%5BJournal%5D)">Preclinical experimental models of drug metabolism and disposition in drug discovery and development.</a> Acta Pharmaceutica Sinica B. 2 (6), 549-561 (2012).</li>
<li>Hynds, R. E., Giangreco, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+relevance+of+human+stem+cell-derived+organoid+models+for+epithelial+translational+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Stem+Cells%22%5BJournal%5D)">The relevance of human stem cell-derived organoid models for epithelial translational medicine.</a> Stem Cells. 31 (3), 417-422 (2013).</li>
<li>Sivaraman, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Microscale+In+vitro+Physiological+Model+of+the+Liver%3A+Predictive+Screens+for+Drug+Metabolism+and+Enzyme+Induction%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Drug+Metabolism%22%5BJournal%5D)">A Microscale In vitro Physiological Model of the Liver: Predictive Screens for Drug Metabolism and Enzyme Induction.</a> Current Drug Metabolism. 6 (6), 569-591 (2005).</li>
<li>Dehne, E. M., Hasenberg, T., Marx, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+ascendance+of+microphysiological+systems+to+solve+the+drug+testing+dilemma%5BTitle%5D)+AND+%22Future+Science+OA%22%5BJournal%5D)">The ascendance of microphysiological systems to solve the drug testing dilemma.</a> Future Science OA. 3 (2), 185(2017).</li>
<li>Oleaga, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-Organ+toxicity+demonstration+in+a+functional+human+in+vitro+system+composed+of+four+organs%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Multi-Organ toxicity demonstration in a functional human in vitro system composed of four organs.</a> Scientific Reports. 6, 20030(2016).</li>
<li>Maschmeyer, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+four-organ-chip+for+interconnected+long-term+co-culture+of+human+intestine%2C+liver%2C+skin+and+kidney+equivalents%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">A four-organ-chip for interconnected long-term co-culture of human intestine, liver, skin and kidney equivalents.</a> Lab Chip. 15 (12), 2688-2699 (2015).</li>
<li>Esch, M. B., Mahler, G. J., Stokol, T., Shuler, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Body-on-a-chip+simulation+with+gastrointestinal+tract+and+liver+tissues+suggests+that+ingested+nanoparticles+have+the+potential+to+cause+liver+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Body-on-a-chip simulation with gastrointestinal tract and liver tissues suggests that ingested nanoparticles have the potential to cause liver injury.</a> Lab Chip. 14 (16), 3081-3092 (2014).</li>
<li>Materne, E. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Multi-organ+Chip+-+A+Microfluidic+Platform+for+Long-term+Multi-tissue+Coculture%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">The Multi-organ Chip - A Microfluidic Platform for Long-term Multi-tissue Coculture.</a> Journal of Visualized Experiments. , e52526(2015).</li>
<li>Esch, M. B., Ueno, H., Applegate, D. R., Shuler, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modular%2C+pumpless+body-on-a-chip+platform+for+the+co-culture+of+GI+tract+epithelium+and+3D+primary+liver+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Modular, pumpless body-on-a-chip platform for the co-culture of GI tract epithelium and 3D primary liver tissue.</a> Lab Chip. 16 (14), 2719-2729 (2016).</li>
<li>Sung, J. H., Kam, C., Shuler, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+microfluidic+device+for+a+pharmacokinetic%E2%80%93pharmacodynamic+%28PK-PD%29+model+on+a+chip%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">A microfluidic device for a pharmacokinetic–pharmacodynamic (PK-PD) model on a chip.</a> Lab on a Chip. 10 (4), 446-455 (2010).</li>
<li>Viravaidya, K., Sin, A., Shuler, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+Microscale+Cell+Culture+Analog+to+Probe+Naphthalene+Toxicity%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+Progress%22%5BJournal%5D)">Development of a Microscale Cell Culture Analog to Probe Naphthalene Toxicity.</a> Biotechnology Progress. 20 (1), 316-323 (2004).</li>
<li>Sin, A., Chin, K. C., Jamil, M. F., Kostov, Y., Rao, G., Shuler, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Design+and+Fabrication+of+Three-Chamber+Microscale+Cell+Culture+Analog+Devices+with+Integrated+Dissolved+Oxygen+Sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+Progress%22%5BJournal%5D)">The Design and Fabrication of Three-Chamber Microscale Cell Culture Analog Devices with Integrated Dissolved Oxygen Sensors.</a> Biotechnology Progress. 20 (1), 338-345 (2004).</li>
<li>Tsamandouras, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrated+Gut+and+Liver+Microphysiological+Systems+for+Quantitative+In+vitro+Pharmacokinetic+Studies%5BTitle%5D)+AND+%22The+AAPS+Journal%22%5BJournal%5D)">Integrated Gut and Liver Microphysiological Systems for Quantitative In vitro Pharmacokinetic Studies.</a> The AAPS Journal. 19 (5), 1499-1512 (2017).</li>
<li>Graham, G. G., Davies, M. J., Day, R. O., Mohamudally, A., Scott, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+modern+pharmacology+of+paracetamol%3A+Therapeutic+actions%2C+mechanism+of+action%2C+metabolism%2C+toxicity+and+recent+pharmacological+findings%5BTitle%5D)+AND+%22Inflammopharmacology%22%5BJournal%5D)">The modern pharmacology of paracetamol: Therapeutic actions, mechanism of action, metabolism, toxicity and recent pharmacological findings.</a> Inflammopharmacology. 21 (3), 201-232 (2013).</li>
<li>Hodgman, M. J., Garrard, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Review+of+Acetaminophen+Poisoning%5BTitle%5D)+AND+%22Critical+Care+Clinics%22%5BJournal%5D)">A Review of Acetaminophen Poisoning.</a> Critical Care Clinics. 28 (4), 499-516 (2012).</li>
<li>Maschmeyer, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chip-based+human+liver-intestine+and+liver-skin+co-cultures+-+A+first+step+toward+systemic+repeated+dose+substance+testing+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Pharmaceutics+and+Biopharmaceutics%22%5BJournal%5D)">Chip-based human liver-intestine and liver-skin co-cultures - A first step toward systemic repeated dose substance testing in vitro.</a> European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 95, 77-87 (2015).</li>
<li>Bessems, J. G. M., Vermeulen, N. P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Paracetamol+%28acetaminophen%29-induced+toxicity%3A+Molecular+and+biochemical+mechanisms%2C+analogues+and+protective+approaches%5BTitle%5D)+AND+%22Critical+Reviews+in+Toxicology%22%5BJournal%5D)">Paracetamol (acetaminophen)-induced toxicity: Molecular and biochemical mechanisms, analogues and protective approaches.</a> Critical Reviews in Toxicology. 31 (1), 55-138 (2001).</li>
<li>Hirt, M. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+afterload+induces+pathological+cardiac+hypertrophy%3A+A+new+in+vitro+model%5BTitle%5D)+AND+%22Basic+Research+in+Cardiology%22%5BJournal%5D)">Increased afterload induces pathological cardiac hypertrophy: A new in vitro model.</a> Basic Research in Cardiology. 107 (6), 307(2012).</li>
<li>Fink, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+stretch+of+engineered+heart+tissue+induces+hypertrophy+and+functional+improvement%5BTitle%5D)+AND+%22The+FASEB+journal+official+publication+of+the+Federation+of+American+Societies+for+Experimental+Biology%22%5BJournal%5D)">Chronic stretch of engineered heart tissue induces hypertrophy and functional improvement.</a> The FASEB journal official publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology. 14 (5), 669-679 (2000).</li>
<li>Zhang, B., Peticone, C., Murthy, S. K., Radisic, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+standalone+perfusion+platform+for+drug+testing+and+target+validation+in+micro-vessel+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">A standalone perfusion platform for drug testing and target validation in micro-vessel networks.</a> Biomicrofluidics. 7 (4), 044125(2013).</li>
<li>Araújo, F., Sarmento, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+the+characterization+of+an+in+vitro+triple+co-culture+intestine+cell+model+for+permeability+studies%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Pharmaceutics%22%5BJournal%5D)">Towards the characterization of an in vitro triple co-culture intestine cell model for permeability studies.</a> International Journal of Pharmaceutics. 458 (1), 128-134 (2013).</li>
<li>Cadena-Herrera, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Validation+of+three+viable-cell+counting+methods%3A+Manual%2C+semi-automated%2C+and+automated%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+Reports%22%5BJournal%5D)">Validation of three viable-cell counting methods: Manual, semi-automated, and automated.</a> Biotechnology Reports. 7, 9-16 (2015).</li>
<li>User Guide Millicell® ERS-2 Electrical Resistance System. Millipore. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.merckmillipore.com/BR/pt/life-sciencee-research/cell-culture-systems/cell-analysis/millicell-ers-2-voltohmmeter/FiSb.qB.LDgAAAFBdMhb3.r5">http://www.merckmillipore.com/BR/pt/life-sciencee-research/cell-culture-systems/cell-analysis/millicell-ers-2-voltohmmeter/FiSb.qB.LDgAAAFBdMhb3.r5</a> 6-10 (2016).</li>
<li>Gripon, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Infection+of+a+human+hepatoma+cell+line+by+hepatitis+B+virus%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Infection of a human hepatoma cell line by hepatitis B virus.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99 (24), 15655-15660 (2002).</li>
<li>Guillouzo, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+human+hepatoma+HepaRG+cells%3A+A+highly+differentiated+model+for+studies+of+liver+metabolism+and+toxicity+of+xenobiotics%5BTitle%5D)+AND+%22Chemico-Biological+Interactions%22%5BJournal%5D)">The human hepatoma HepaRG cells: A highly differentiated model for studies of liver metabolism and toxicity of xenobiotics.</a> Chemico-Biological Interactions. 168 (1), 66-73 (2007).</li>
<li>Wagner, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+dynamic+multi-organ-chip+for+long-term+cultivation+and+substance+testing+proven+by+3D+human+liver+and+skin+tissue+co-culture%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">A dynamic multi-organ-chip for long-term cultivation and substance testing proven by 3D human liver and skin tissue co-culture.</a> Lab on a Chip. 13 (18), 3538-3547 (2013).</li>
<li>Forrest, J. A. H., Clements, J. A., Prescott, L. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+Pharmacokinetics+of+Paracetamol%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Pharmacokinetics%22%5BJournal%5D)">Clinical Pharmacokinetics of Paracetamol.</a> Clinical Pharmacokinetics. 7 (2), 93-107 (1982).</li>
<li>Dollery, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDollery%2C+C+%22Therapeutic+Drugs%22">Therapeutic Drugs</a>. , Churchill Livingstone. London. (1999).</li>
<li>Food and Drug Administration Guidance for Industry: Bioanalytical method validation. U.S. Department of Health and Human Services. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.labcompliance.de/documents/FDA/FDA-Others/Laboratory/f-507-bioanalytical-4252fnl.pdf">http://www.labcompliance.de/documents/FDA/FDA-Others/Laboratory/f-507-bioanalytical-4252fnl.pdf</a> (2013).</li>
<li>Shah, V. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioanalytical+method+validation-a+revisit+with+a+decade+of+progress%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmaceutical+research%22%5BJournal%5D)">Bioanalytical method validation-a revisit with a decade of progress.</a> Pharmaceutical research. 17 (12), 1551-1557 (2000).</li>
<li>Marin, T. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shp2+negatively+regulates+growth+in+cardiomyocytes+by+controlling+focal+adhesion+kinase%2Fsrc+and+mTOR+pathways%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation+Research%22%5BJournal%5D)">Shp2 negatively regulates growth in cardiomyocytes by controlling focal adhesion kinase/src and mTOR pathways.</a> Circulation Research. 103 (8), 813-824 (2008).</li>
<li>Linkert, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metadata+matters%3A+Access+to+image+data+in+the+real+world%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cell+Biology%22%5BJournal%5D)">Metadata matters: Access to image data in the real world.</a> Journal of Cell Biology. 189 (5), 777-782 (2010).</li>
<li>OECD. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((OECD+TG+491+-+Short+Time+Exposure+In+vitro+Test+Method+for+Identifying+i%29+Chemicals+Inducing+Serious+Eye+Damage+and+ii%29+Chemicals+Not+Requiring+Classification+for+Eye+Irritation+or+Serious+Eye+Damage%5BTitle%5D)+AND+%22OECD%22%5BJournal%5D)">OECD TG 491 - Short Time Exposure In vitro Test Method for Identifying i) Chemicals Inducing Serious Eye Damage and ii) Chemicals Not Requiring Classification for Eye Irritation or Serious Eye Damage.</a> OECD. 14, OECD guidelines for the testing of chemicals (2018).</li>
<li>Fernandes, M. B., Gonçalves, J. E., Tavares, L. C., Storpirtis, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Caco-2+cells+permeability+evaluation+of+nifuroxazide+derivatives+with+potential+activity+against+methicillin-resistant+Staphylococcus+aureus+%28MRSA%29%5BTitle%5D)+AND+%22Drug+Development+and+Industrial+Pharmacy%22%5BJournal%5D)">Caco-2 cells permeability evaluation of nifuroxazide derivatives with potential activity against methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA).</a> Drug Development and Industrial Pharmacy. 41 (7), 1066-1072 (2015).</li>
<li>OECD. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((OECD+TG+492+-+Reconstructed+human+Cornea-like+Epithelium+%28RhCE%29+test+method+for+identifying+chemicals+not+requiring+classification+and+labelling+for+eye+irritation+or+serious+eye+damage%5BTitle%5D)+AND+%22OECD%22%5BJournal%5D)">OECD TG 492 - Reconstructed human Cornea-like Epithelium (RhCE) test method for identifying chemicals not requiring classification and labelling for eye irritation or serious eye damage.</a> OECD. 35, OECD guidelines for the testing of chemicals (2018).</li>
<li>OECD, O. E. C. D. OECD. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((OECD+TG+431+-+In+vitro+skin+corrosion%3A+reconstructed+human+epidermis+%28RHE%29+test+method%5BTitle%5D)+AND+%22OECD%22%5BJournal%5D)">OECD TG 431 - In vitro skin corrosion: reconstructed human epidermis (RHE) test method.</a> OECD. 8, OECD guidelines for the testing of chemicals (2016).</li>
<li>OECD. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((OECD+TG+439+-+In+vitro+Skin+Irritation%3A+Reconstructed+Human+Epidermis+Test+Method%5BTitle%5D)+AND+%22OECD%22%5BJournal%5D)">OECD TG 439 - In vitro Skin Irritation: Reconstructed Human Epidermis Test Method.</a> OECD. 21, OECD guidelines for the testing of chemicals (2015).</li>
<li>Marin, T. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acetaminophen+absorption+and+metabolism+in+an+intestine%2Fliver+microphysiological+system%5BTitle%5D)+AND+%22Chemico-Biological+Interactions%22%5BJournal%5D)">Acetaminophen absorption and metabolism in an intestine/liver microphysiological system.</a> Chemico-Biological Interactions. 299, 59-76 (2019).</li>
<li>Maass, C., Stokes, C. L., Griffith, L. G., Cirit, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-functional+scaling+methodology+for+translational+pharmacokinetic+and+pharmacodynamic+applications+using+integrated+microphysiological+systems+%28MPS%29%5BTitle%5D)+AND+%22Integrative+Biology+%28United+Kingdom%29%22%5BJournal%5D)">Multi-functional scaling methodology for translational pharmacokinetic and pharmacodynamic applications using integrated microphysiological systems (MPS).</a> Integrative Biology (United Kingdom). 9 (4), 290-302 (2017).</li>
<li>Sung, J. H., Wang, Y., Shuler, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strategies+for+using+mathematical+modeling+approaches+to+design+and+interpret+multi-organ+microphysiological+systems+%28MPS%29%5BTitle%5D)+AND+%22APL+Bioengineering%22%5BJournal%5D)">Strategies for using mathematical modeling approaches to design and interpret multi-organ microphysiological systems (MPS).</a> APL Bioengineering. 3 (2), 021501(2019).</li>
</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

L’évaluation précise et fiable des propriétés pharmacologiques des nouveaux médicaments d’investigation est essentielle pour réduire le risque dans les étapes de développement suivantes. Le MPS est une technologie relativement nouvelle, qui vise à améliorer la puissance prédictive et à réduire les coûts et le temps consacrés aux tests précliniques. Notre groupe progresse dans l’évaluation des propriétés pharmacocinétiques et toxicologiques principalement nécessaires à l’optimisation du plomb. Nous avons travaillé avec le...

En raison des différences génomiques et protéomiques, les modèles animaux ont une valeur prédictive limitée pour plusieurs résultats humains. En outre, ils sont longs, coûteux et éthiquement discutables1. MPS est une technologie relativement nouvelle qui vise à améliorer la puissance prédictive et à réduire les coûts et le temps consacrés aux tests précliniques. Ce sont des dispositifs microfluidiques cultivant des organoïdes (unités fonctionnelles mimétiques artificielles d’organes) sous flux médiatique qui favorise la communication organoïde-organoïde. Les organoïdes faits de cellules humaines augmentent la pertinencetranslationnelle 2,3,4. On s’attend à ce que mps exécute mieux que les essais animaux parce qu’ils sont génétiquement humains et récapitulent l’interaction entre les tissus. Lorsqu’il sera pleinement fonctionnel, le SPM fournira des résultats plus significatifs, à une vitesse plus élevée et à des coûts et à des risquesmoins élevés 4. De nombreux groupes développent le SPM à plusieurs fins, en particulier des modèles de maladies pour évaluer l’efficacité du médicament.
Le niveau d’exposition est l’un des paramètres les plus critiques pour évaluer l’efficacité et latoxicité des médicaments 5,6,7,8,9,10,11,12. MPS permet l’intégration organoïde qui imite l’exposition systémique et devrait être plus performante que la culture traditionnelle des tissus humains 2D. Cette technologie peut améliorer considérablement la prédiction de l’absorption intestinale composée et du métabolisme defoie 4.
Un MPS intégrant le modèle équivalent humain de l’intestin et du foie est un bon point de départ, considérant le rôle central de ces deux organes dans la biodisponibilité de drogue et l’expositionsystémique 13,14,15. APAP est un médicament attrayant pour l’étude d’un MPS sans équivalent rénal parce que sa métabolisation se fait principalement par lefoie 16,17.
Le 2-OC est un dispositif microfluidique à deux chambres adapté à la culture de deux tissus/organoïdes équivalents humains différents interconnectés par des microcanaux16. Afin d’imiter une administration orale/intraveineuse humaine in vitro d’un médicament et d’évaluer les effets de la conversation croisée entre l’intestin et les équivalents hépatiques sur la pharmacocinétique APAP, outre la fonctionnalité et la viabilité des organoïdes, trois assemblages MPS différents ont été réalisés : (1) un « Intestin 2-OC MPS » composé d’un équivalent intestinal basé dans un insert culturel contenant une coculture de cellules Caco-2 + HT-29, intégré dans le dispositif 2-OC ; (2) un « Liver 2-OC MPS » composé de sphéroïdes hépatiques faits d’HepaRG + HHSteC (Human Hepatic Stellate Cells) intégré dans le dispositif 2-OC; et (3) un « Intestin/Foie 2-OC MPS » composé de l’équivalent intestinal dans un compartiment de dispositif communiquant avec l’équivalent hépatique dans l’autre par le flux médiatique par les canaux microfluidiques.
Tous les analyses ont été effectuées dans des conditions statiques (sans flux) et dynamiques (avec flux) en raison de l’impact des stimuli mécaniques (compression, étirement et cisaillement) sur la viabilité et les fonctionnalitéscellulaires 18,19,20. Le présent article décrit le protocole pour l’émulation orale/intraveineuse d’administration d’APAP et l’absorption/métabolisme respectif et les analyses toxicologiques dans le MPS 2-OC contenant l’intestin humain et les modèles équivalents de foie.

<table><tbody><tr><td>1x DPBS</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>14190235</td><td>Sans calcium, sans magnésium</td></tr><tr><td>2-OC</td><td>TissUse GmbH</td><td></td><td>Puce à deux organes</td></tr><tr><td>Microplaque sphéroïde 384 puits</td><td>Corning</td><td>3830</td><td>Noir/Clair, Fond rond, Attachement ultra-faible</td></tr><tr><td>4 % Paraformaldéhyde</td><td></td><td></td><td>Utiliser pour fixer la cellule</td></tr><tr><td>Acétaminophène</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A7085</td><td>Utilisation pour les dosages MPS</td></tr><tr><td>Acétonitrile</td><td>Tedia</td><td></td><td>Utilisé pour réaliser la HPLC</td></tr><tr><td>Alexa Fluor 647 Phalloïdine</td><td>Thermo Fisher Expérience confocale scientifique</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Acétate d’ammonium</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>Utilisé pour réaliser la HPLC</td></tr><tr><td>Cellules Caco-2</td><td>Sigma Aldrich</td><td>86010202</td><td></td></tr><tr><td>Cacodylate Tampon</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Flacons</td> <td>de culture cellulaireSarstedt</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microscope confocal à fluorescence</td><td>Leica</td><td>DMI6000</td><td></td></tr><tr><td>Cryostat</td><td>Leica</td><td>CM1950</td><td></td></tr><tr><td>DMEM high glucose</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>12800017</td><td>Ajouter des suppléments : 10 % de sérum bovin fœtal, 100 unités par mL de pénicilline, 100 & micro ; g/mL de streptomycine et 1 % d’acides aminés non essentiels</td></tr><tr><td>DMSO</td><td>Sigma Aldrich</td><td>D4540</td><td>Ajouter 2 % au milieu HepaRG</td></tr><tr><td>Éthanol</td><td>Synthé Sérum</td><td></td><td></td></tr><tr><td>fœtal bovin</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>12657029</td><td></td></tr><tr><td>Moyen de congélation OCT</td><td>Tissue-Tek</td><td></td><td>Tissue-Tek&reg ; O.C.T.&négoce ; Le composé est une formulation de glycols et de résines hydrosolubles, fournissant une matrice d’échantillon pratique pour le sectionnement du cryostat à des températures de -10&deg ; C et inférieurs.</td></tr><tr><td>Hématoxyline et Cellules Eosin</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>HepaRG</td><td>Biopredic International</td><td>HPR101</td><td>Cellules indifférenciées</td></tr><tr><td>HHSTeC</td><td>ScienCell Research Laboratories</td><td>5300</td><td>Cellules et tous les suppléments de culture</td></tr><tr><td>Hoechst 33342</td><td></td><td></td><td>HCA expériences</td></tr><tr><td>HT-29 cellules</td><td>Sigma Aldrich</td><td>85061109</td><td></td></tr><tr><td>Insuline humaine</td><td>Invitrogen - Thermo Fisher Scientific</td><td>12585014</td><td></td></tr><tr><td>Hydrocortisone</td><td>Sigma Aldrich</td><td>H0888</td><td></td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td>Merck</td><td>278475</td><td></td></tr><tr><td>Karnovsky' s fixateur</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>L-glutamine</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>A2916801</td><td></td></tr><tr><td>Luna C18 colonne de garde SS</td><td>Phenomenex</td><td></td><td>Utilisé pour effectuer un microscope HPLC</td></tr><tr><td></td><td>Leica</td><td>DMi4000</td><td></td></tr><tr><td>Microtome</td><td>Leica</td><td>RM2245</td><td></td></tr><tr><td>Millicell 0.4 &micro ; m inserts de taille de pores</td><td>Merck</td><td>PIHP01250</td><td></td></tr><tr><td>Millicell ERS-2 mètre</td><td>Merck</td><td>MERS00002</td><td>Utilisé pour la mesure TEER</td></tr><tr><td>MitoTracker Deep Red</td><td></td><td></td><td>HCA expériences</td></tr><tr><td>MTT</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>M6494</td><td></td></tr><tr><td>MX3000P système</td><td>Agilent Technologies</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Chambre</td><td></td><td></td> <td>NeubauerComptage de cellules</td></tr><tr><td>Operetta Système d’imagerie à haut contenu</td><td>Perkin Elmer</td><td></td><td>Utilisé pour effectuer le dosage HCA</td></tr><tr><td>P450-Glo CYP3A4 avec Luciferin-IPA</td><td>Promega</td><td>Cat.# V9001</td><td></td></tr><tr><td>Pénicilline/Streptomycine</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>15070063</td><td>Culture cellulaire</td></tr><tr><td>Permount</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Histology Primers</td><td></td><td></td><td>RT-qPCR</td></tr><tr><td>Membrane PVDF</td><td>BioRad</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PVDF Filtre</td><td></td><td></td> à seringue <td>0.22 &mu ; m taille</td></tr><tr><td>des pores Colonne Luna C18 en phase inverse</td><td>Phenomenex</td><td></td><td>Utilisé pour effectuer un agitateur HPLC</td></tr><tr><td>(IKA VXR Basic Vibrax)</td><td>IKA Works GmbH & Co</td><td>2819000</td><td>Utilisé pour les sphéroïdes afin d’améliorer le dosage MTT</td></tr><tr><td>Stellate Cell Media (STeC CM)</td><td>ScienCell</td><td>5301</td><td>Ajouter des suppléments STeC CM</td></tr><tr><td>SuperScriptIITM Transcriptase inverse</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SYBR Green PCR Master Mix</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Réactif TRizol TM</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td></td><td>Trizol est une solution monophasique de phénol et d’isothiocyanate de guanidine.</td></tr><tr><td>Solution trypsine/EDTA</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>R001100</td><td></td></tr><tr><td>Plaques à fixation ultra-basse</td><td>Corning</td><td>CLS3471-24EA</td><td>6 puits</td></tr><tr><td>Vectashield plus support</td><td></td><td></td><td></td>de montage</tr><tr><td>DAPI Blanc Opaque 96 puits</td><td>Microplaque PerkinHelmer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Embouts à alésage</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>large Williams E</td><td>Pan Biotech</td><td>P04-29510</td><td>Ajouter des suppléments : 10 % de sérum de veau fœtal, 2 mM de L-glutamine, 100 unités par ml de pénicilline, 100 & micro ; g/mL de streptomycine et 5 & micro ; g/mL d’insuline humaine</td></tr></tbody></table>

un système microphysiologique intestinal/hépatique pour l’évaluation pharmacocinétique et toxicologique des médicaments

An Intestine/Liver Microphysiological System for Drug Pharmacokinetic and Toxicological Assessment

On s’attend à ce que les systèmes microphysiologiques (MPS) récemment introduits cultivant des organoïdes humains obtiennent de meilleurs résultats que les animaux dans la phase de tests précliniques du processus de développement de médicaments parce qu’ils sont génétiquement humains et récapitulent l’interaction entre les tissus. Dans cette étude, la barrière intestinale humaine (imitée par une co-culture des cellules Caco-2 et HT-29) et l’équivalent hépatique (imité par des sphéroïdes faits de cellules hepaRG différenciées et de cellules stellates hépatiques humaines) ont été intégrées dans un dispositif microfluidique à puce à deux organes (2 OC) pour évaluer certaines propriétés pharmacocinétiques (PK) et toxicologiques de l’acétaminophène (APAP). Le MPS a eu trois assemblées : intestin seulement 2-OC, foie seulement 2-OC, et intestin/foie 2-OC avec le même média perfusant les deux organoïdes. Pour les évaluations pk, nous avons dosé l’APAP dans les médias à des points de temps prédéfinis après l’avoir administré soit au-dessus de la barrière intestinale (émulation de la voie orale) ou dans les médias (émulsionnant la voie intraveineuse), à 12 μM et 2 μM respectivement. Les échantillons de médias ont été analysés par chromatographie liquide à haute pression (HPLC) en phase inversée. Des organoïdes ont été analysés pour l’expression de gène, pour des valeurs de TEER, pour l’expression et l’activité de protéine, et puis rassemblés, fixés, et soumis à un ensemble d’évaluations morphologiques. La technique MTT a bien fonctionné dans l’évaluation de la viabilité organoïde, mais les analyses à haute teneur (HCA) ont pu détecter des événements toxiques très tôt en réponse au traitement d’APAP. Nous avons vérifié que le flux de médias n’affecte pas significativement l’absorption apap alors qu’il améliore considérablement la fonctionnalité équivalent foie. L’absorption intestinale humaine d’APAP et le métabolisme hépatique pourraient être imités dans le MPS. L’association entre les données MPS et dans la modélisation silico a un grand potentiel pour améliorer la prévisibilité des méthodes in vitro et fournir une meilleure précision que les modèles animaux dans les études pharmacocinétiques et toxicologiques.

Pour effectuer les tests PK APAP dans le MPS 2-OC, la première étape consiste à fabriquer l’intestin humain et les équivalents hépatiques (organoïdes). Ils sont intégrés dans le dispositif microfluidique 2-OC (Figure 1A) 24 h avant le début de l’essai PK APAP. Le lendemain, le support est modifié, et le modèle est exposé à l’APAP. La figure 1 illustre l’intestin et les équivalents hépatiques placés à l’intérieur du dispositif 2-OC (figure 1B...

Nous avons exposé un système microphysiologique (MPS) avec des organoïdes intestinaux et hépatiques à l’acétaminophène (APAP). Cet article décrit les méthodes de production d’organoïdes et d’évaluations des biens pharmacocinétiques et toxicologiques de l’APAP dans le SPM. Il décrit également les analyses de fonctionnalité tissulaire nécessaires pour valider les résultats.

Un système microphysiologique intestinal/hépatique pour l’évaluation pharmacocinétique et toxicologique des médicaments

The recently introduced microphysiological systems (MPS) cultivating human organoids are expected to perform better than animals in the preclinical tests ...

Les systèmes microphysiologiques ont la capacité d’imiter la réponse pharmacocinétique et toxicologique du corps humain à des traitements spécifiques d’intérêts. Les systèmes microphysiologiques ont le potentiel de remplacer les tests sur les animaux, car leur utilisation peut améliorer la puissance prédictive des méthodes in vitro et réduire le coût et le temps des études pharmacocinétiques et toxicologiques. 24 heures avant l’administration de la substance d’essai, diviser un aliquot de 800 microlitres de William ES moyen entre les compartiments plus grands et plus petits des deux puces d’organe, et aspirer le milieu basolateral et apical de chaque équivalent de barrière intestinale dans les 24 plaques de puits préparées.À l’aide de forceps stériles, intégrer un insert par deux circuits de copeaux d’organe dans le compartiment plus grand et ajouter 200 microlitres de DMEMS sur le côté apical. À l’aide de larges pointes d’alésage, intégrer 20 équivalents hépatiques par circuit dans le compartiment plus petit des deux copeaux d’organe et connecter le système à l’unité de contrôle. Connectez ensuite l’unité de commande à un approvisionnement en air pressurisé et réglez la pression à environ plus ou moins 300 barres et à une fréquence de pompage de 0,3 Hertz.Le lendemain diluer la solution d’acétaminophène stock à une concentration de 12 micromolaires. Pour remplacer le milieu du système, aspirez le milieu basolateral et apical de l’équivalent de la barrière intestinale dans les deux copeaux d’organe et ajoutez 500 microlitres de milieu de culture approprié frais dans le grand compartiment du côté basolateral organoïde et 300 microlitres au petit compartiment. Après vérification des bulles, émuler l’administration orale avec l’ajout de 200 microlitres d’une solution d’acétaminophène de 12 micromolaires sur le côté apical de la culture intestinale insère et connecter le système microphysiologique à l’unité de contrôle.Recueillir le volume total des côtés apical et basolateral intestinal, ainsi que du petit compartiment en triplicate aux points de temps indiqués. Lorsque tous les échantillons ont été prélevés, définissez tous les paramètres pertinents pour l’analyse HPLC tels qu’indiqués dans le tableau et filtrez la phase mobile à travers un filtre membranaire de 0,4 micron sous vide. Filtrez ensuite les échantillons à travers un filtre à seringue PVDF de taille pore de 0,22 micron et stockez les échantillons dans un flacon avant de commencer la mesure UV HPLC.Pour évaluer la viabilité organoïde, transférez les 20 sphéroïdes de chaque réplique aux puits individuels d’une plaque de puits 96 et transférez les inserts de culture cellulaire dans les puits individuels d’une plaque de puits de 24 puits. Lavez les équivalents tissulaires trois fois avec du DPBS frais par lavage et ajoutez 300 microlitres d’un milligramme par millilitre de solution MTT à chaque puits expérimental. Après une incubation de trois heures dans l’incubateur de culture cellulaire, remplacer la solution MTT par 200 microlitres d’isopropanol par puits pour une incubation nocturne à quatre degrés Celsius pour extraire le formazan MTT de l’intestin et des équivalents hépatiques.Le lendemain matin, transférez 200 microlitres de chaque supernatant au puits approprié dans la plaque de puits 96 et lisez le formazan sur un lecteur de plaque à 570 nanomètres pour permettre le calcul de la capacité relative des cellules à réduire le MTT en utilisant la densité optique moyenne de chaque point de temps par rapport au contrôle négatif. Pour l’analyse cytochimique et histologique des échantillons, fixez d’abord l’intestin et les équivalents hépatiques dans le paraformaldéhyde de 4% dans 0.1 PBS molaire pendant 25 minutes à la température ambiante. À la fin de l’incubation, laver les organoïdes cinq fois dans PBS pendant 10 minutes par lavage, avant de tacher les équivalents intestinaux et hépatiques avec de la tétraméthylrhodamine isothiocyanate phalloidin Alexa Fluor 647 phalloidin pendant une heure à température ambiante.À la fin de l’incubation, transférer les échantillons au milieu de congélation pendant quelques minutes avant de casser le gel des tissus dans de l’azote liquide. Ensuite, utilisez un cryostat pour acquérir 10 à 12 microns d’épaisseur de cryo-sections sphéroïdes du foie et monter les sections tissulaires dans le milieu de montage avec DAPI pour l’imagerie par microscopie de fluorescence confocale. Pour les taches mitochondriales et nucléaires, recouvrez complètement les échantillons d’une solution de coloration mitochondriale pendant une incubation de 15 à 45 minutes à 37 degrés Celsius dans une atmosphère humidifiée avec 5 % de dioxyde de carbone.À la fin de l’incubation, remplacer soigneusement la solution de coloration par du paraformaldéhyde de 2 à 4 % dans le PBS pendant 15 minutes à température ambiante. Après fixation, rincer délicatement les cellules deux fois avec du PBS frais pendant cinq minutes par lavage avant d’étiqueter les échantillons avec de l’acide nucléique colorant la solution de travail pendant 10 minutes à température ambiante. À la fin de l’incubation, laver les échantillons avec trois lavages de cinq minutes dans pbs protégé de la lumière, et utiliser la tache d’acide nucléique pour faciliter la quantification du nombre de taches mitochondriales exprimant les cellules sur un microscope fluorescent avec les ensembles de filtre appropriés.L’intégration de la barrière intestinale humaine et d’un équivalent hépatique dans un dispositif microfluidique à deux puces d’organe permet d’évaluer les propriétés pharmacocinétiques et toxicologiques des traitements d’intérêt. Après le traitement, les échantillons de médias peuvent être analysés par HPLC. Les organoïdes peuvent être analysés pour leur expression génique, leurs valeurs de résistance électrique transéthéliale, leur expression et leur activité protéiques, ainsi que pour leurs caractéristiques morphologiques.L’analyse de MTT peut être exécutée pour évaluer la viabilité organoïde, aussi bien que pour détecter des événements toxiques très tôt en réponse au traitement d’acétaminophène. Le flux médiatique n’affecte pas significativement l’absorption de l’acétaminophène, alors qu’il améliore considérablement la fonctionnalité équivalente au foie, ce qui indique que l’absorption intestinale humaine de l’acétaminophène et le métabolisme hépatique peuvent être imités dans ce système microphysiologique. Les systèmes microphysiologiques ont le potentiel de remplacer les modèles animaux dans le développement et la découverte de médicaments, car ils imitent mieux la physiologie humaine et peuvent être utilisés pour promouvoir le développement de médicaments à une vitesse plus élevée et à moindre coût pour le risque et la complexité.

an-intestineliver-microphysiological-system-for-drug-pharmacokinetic

Research

Recherche

JoVE Journal

Chemistry

Chimie

Nous décrivons ici une technique de canulation du canal lymphatique mésentérique chez le rat qui permet de quantifier le transport des lipides et des médicaments par le système lymphatique après l’administration intestinale. La technique peut être adaptée pour évaluer les concentrations de lymphe mésentérique et/ou le transport de liquide, de cellules immunitaires, de peptides, de protéines et de molécules lipophiles.

Le lymphatiques mésentériques Duct Cannulated Rat Modèle: application à l&#39;évaluation des lymphatique intestinale transport des médicaments

Ici, nous présentons un protocole de coculture de cellules primaires, de modèles de tissus et de biopsies à l’emporte-pièce dans une puce microfluidique multi-organes pendant une période allant jusqu’à 28 jours. Des cellules endothéliales microvasculaires dermiques humaines, des agrégats hépatiques et des biopsies cutanées ont été combinés avec succès dans une circulation de milieu commune.

Le Multi-Chip organes - Une plate-forme microfluidique à long terme Coculture multi-tissus

Compétence métabolique des systèmes in vitro est une condition essentielle pour la biotransformation et l' élimination des médicaments et produits toxiques. Dans ce protocole, nous décrivons l'application des sondes métaboliques de référence pour évaluer métabolisme de phase I dans les cultures cellulaires.

Spectrométrie de masse et les approches fondées luminogène à la phase I Caractériser métabolique des compétences<em&gt; In vitro</em&gt; Cell Cultures

L’accès des nutriments, de métabolites de la microbiote et de médicaments pour la circulation est contrôlée par la barrière intestinale-(GBB). Nous décrivons une méthode directe pour mesurer le GBB perméabilité in vivo, qui, contrairement aux méthodes indirectes couramment utilisés, n’est pratiquement pas affecté par les fonctions hépatiques et rénales.

Une méthode In Vivo pour l’évaluation de la barrière intestinale-sang et le métabolisme hépatique du microbiote produits

Cette procédure a été établie pour être utilisée pour développer des cultures hépatiques 3D avancées in vitro, ce qui peut fournir une évaluation plus physiologiquement pertinente des dangers génotoxiques associés aux expositions aux nanomatériaux sur un régime de dose répété aigu ou à long terme.

Modèles hépatiques 3D avancés pour les tests de génotoxicité in vitro après une exposition à long terme aux nanomatériaux

Les lésions hépatiques d’origine médicamenteuse (DILI) sont une cause majeure d’échec médicamenteux. Un protocole a été développé pour prédire avec précision la responsabilité DILI d’un composé à l’aide d’un système microphysiologique du foie (MPS). Le modèle hépatique utilise la coculture de cellules hépatiques primaires et des paramètres translationnellement pertinents pour évaluer les réponses cellulaires au traitement.

Système microphysiologique du foie humain pour l’évaluation de la toxicité hépatique induite par un médicament in vitro

Les organoïdes intestinaux dérivés de la biopsie et les technologies d’organes sur puce sont combinés dans une plate-forme microphysiologique pour récapituler la fonctionnalité intestinale spécifique à la région.

Combinaison d’organoïdes humains et de la technologie Organ-on-a-Chip pour modéliser des fonctionnalités spécifiques à la région intestinale

Les progrès techniques récents ont permis la production à grande échelle d’une plate-forme in vitro pour le métabolisme des médicaments et les applications de toxicité. Un système hépatique 2D+ entièrement humain (TV2D+) fournit des résultats physiologiquement pertinents en utilisant des méthodes de culture bidimensionnelles traditionnelles. Ce protocole assistera les utilisateurs finaux dans la configuration, la maintenance et l’application du système.

Un système de culture hépatique entièrement humain pour des applications de développement de médicaments

Ce protocole expérimental décrit un modèle hépatique de rat canulé par canal lymphatique qui permet une évaluation directe et quantitative du drainage lymphatique et vasculaire hépatique. Le modèle permet un prélèvement simultané du sang lymphatique hépatique et du sang systémique pour étudier le transport hépatique, le métabolisme et la signalisation immunitaire, soutenant les études en pharmacocinétique des médicaments et en biologie spécifique au foie.

Un modèle complet de rats pour évaluer les voies de transport hépatique par prélèvement simultané des vasculaires lymphatiques et sanguins

L’objectif de ce protocole est d’incorporer SDF-1α, un facteur de guidage des cellules souches, dans des nanoparticules de sulfate-chitosane de dextran.  Les particules résultantes sont mesurées pour leur taille et leur potentiel zêta, ainsi que pour le contenu, l’activité et le taux de libération in vitro de SDF-1α à partir des nanoparticules.

Préparation et caractérisation des SDF-1α-chitosane-Sulfate de Dextran nanoparticules

Découvrez un système microphysiologique intestinal/hépatique pour évaluer la pharmacocinétique et la toxicité du paracétamol. Cette méthode utilise des organoïdes pour modéliser le métabolisme et réduire les tests animaux.

Un système microphysiologique intestinal/hépatique pour l’évaluation pharmacocinétique et toxicologique des médicaments

Explorer plus de vidéos