Isolatie en dissectie van porcine buccale epitheelweefsels
Varkensbuccale mucosa wordt veel gebruikt als surrogaatweefsel voor menselijke oromucosae omdat ze vergelijkbare anatomische kenmerken en fysiologische barrière-eigenschappen delen29. Varkens-buccale epitheelweefsels worden geïsoleerd met zowel chirurgische als verhittingsmethoden, zoals weergegeven in Figuur 4. Aanvankelijk wordt een scalpel gebruikt om spieren en diepere bindweefsels uit de wangen te verwijderen. De geïsoleerde weefselstukken met gecombineerde en intacte slijmvliezen en bindweefsel worden vervolgens in een warme PBS geplaatst, verwarmd tot 65 °C gedurende 3 minuten. Het weefsel wordt uit de buffer verwijderd, en het epitheel en de onderliggende lamina propria worden afgepeld met de tang maat 5. Verhitting zorgt voor een consistente, uniforme dikte in het resulterende gedissecte epitheel.
Ex vivo permeatie van een GLP-1RA over varkensbuccale oromucosae, gemonteerd in FDC's en 3D-geprinte inzetstukken
Ex vivo permeatie van GLP-1RA werd beoordeeld met behulp van porcine buccale epitheliale weefselmucosaeën gemonteerd in FDC's en inzetstukken. Om de optimale concentratieverhouding van de GLP-1 RA: GDC te beoordelen, werden HTC's met wattenpadjes met een oppervlakte van 12,7 mm bevestigd aan de donorzijde van mucosaeën gemonteerd in FDC's, en werd het peptide-versterkermengsel op het wattenpad gepipeteerd. De cumulatieve permeatie van de GLP-1 RA bereikte ongeveer 4,3% over 3 uur wanneer GDC werd meegenomen in een verhouding van 1:1 (GLP-1RA 25 mg: GDC 25 mg). Daarentegen werd bij afwezigheid van GDC geen detecteerbare GLP-1RA-flux waargenomen27. Kwantitatieve permeabiliteitsparameters, inclusief deP-app, worden berekend met de volgende formule:
Papp = 
Waar:
Papp: schijnbare permeabiliteitscoëfficiënt (cm/s).
dQ/dt: transportsnelheid van de GLP-1RA in stationaire toestand, berekend als de hoeveelheid peptide die per tijdseenheid wordt getransporteerd (μg/s).
A: gebied van 3D-insert (cm2).
Co: de initiële concentratie van het peptide in het donorcompartiment (apicale) compartiment (μg/mL).
De schijnbare permeabiliteitscoëfficiënt (Papp) van GLP-1RA over het porcine buccale slijmvlies is weergegeven in Aanvullende Figuur 2. Wanneer de GLP-1RA:GDC-verhouding 1:1 was, werden dezelfde concentraties als voor HTC's in dubbellaagfilms verwerkt; echter, GLP-1RA-permeatie over geïsoleerde porcine buccale weefsels was niet kwantificeerbaar met de conventionele FDC-opstelling, omdat de presentatie van GLP-1RA van de films naar mucosae langzamer verloopt dan bij gemengsels in oplossing of HTC's. Om deze beperking te overwinnen, werden op maat gemaakte 3D-geprinte inserts met laag volume ontwikkeld om het ontvangervolume te verlagen tot 1,5 mL, waardoor de detectiegevoeligheid verbeterde. Met behulp van 3D-inserts was de cumulatieve permeatie van GLP-1RA uit buccale films over 3 uur meetbaar en bereikte ongeveer 1,8%, zoals te zien is in Figuur 5. TEER-waarden en FD-4-fluxen werden gebruikt om de integriteit van epitheliale barrières en paracellulaire permeabiliteit te evalueren. Er werd een tijdsafhankelijke afname van TEER waargenomen (Aanvullende Figuur 3) in de behandelgroepen en correspondeerde met een verhoogde GLP-1RA-permeatie. PBS en met blanke film behandelde weefsels toonden geen veranderingen in TEER, wat aangeeft dat de bilayer-filmmatrix de barrière niet verstoorde. Deze gegevens betrekken GDC als de belangrijkste bijdrager aan het permeatieverhogende effect.
Histologische beoordeling van varkensweefsel
Histologische evaluatie van ex vivo porcine buccale mucosa werd uitgevoerd om de impact van weefselisolatiemethoden te beoordelen en om de epitheliale integriteit na 3 uur blootstelling aan GLP-1RA en GDC te onderzoeken. Zoals getoond in Figuur 6, behielden vers geïsoleerde weefsels verkregen met de verwarmingsmethode de normale epitheliale fysiologische architectuur, met intacte gelaagde lagen en continu oppervlakteslijm, en toonden geen bewijs van structurele schade. Daarentegen vertoonden weefsels die door mechanische afscheiding werden geïsoleerd of aan opslag/bevriezing werden onderworpen kleine veranderingen in de morfologie van de epitheelcellen en een vermindering van de dikte van het oppervlakteslijm. Buccale mucosae blootgesteld aan 25 mg GLP-1RA in aanwezigheid van 25 mg GDC behield de epitheliale integriteit en leek sterk op onbehandelde controles. Er werden alleen milde oedeem en oppervlakkige epitheliale erosie waargenomen. Blootstelling aan GLP-1RA alleen of aan blank en GLP-1RA: GDC-geladen bilayer-films veroorzaakten geen zichtbare weefselbeschadiging, en histologische kenmerken waren vergelijkbaar met die van PBS-behandelde controleweefsels.

Figuur 1: Varkensmondholte met buccale en sublinguale slijmvliesgebieden. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2: FDC's en componenten. Zes kamers zijn gemonteerd in een geïntegreerd systeem (links). Een individu, Franz Cell, wordt getoond (midden). Het montagesysteem voor buccal weefsel in een individuele kamer (rechts). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 3: Componenten van 3D-geprinte 1 cm2 resin inzetstukken. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 4: Werkwijze voor isolatie, montage, permeatie en histologische karakterisatieprocessen van porcine buccale epitheel. Gemaakt in BioRender.com. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 5: Cumulatief aantal van de GLP-1 RA. Ex vivo cumulatieve hoeveelheid GLP-1 RA doordrong aan de ontvangerzijde van het porcine buccale epitheliale mucosa na 180 minuten aanbrengen van 25 mg/mL GLP-1RA (Rood), 25 mg/mL GLP-1RA: 25 mg/mL GDC-oplossing (Zwart), en 25 mg/mL GLP-1RA: 25 mg/mL GDC geladen in films (paars) aangebracht via HTC, FDC en 3D-inserts. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 6: HE-gekleurde microscopische beelden van porcine buccale epitheliale mucosae onder verschillende belichtingsomstandigheden. (A) Blanco film, (B) waterig mengsel van GLP-1RA: GDC, (C) films gevangen met GLP-1RA:GDC, (D) mucosae geïsoleerd uit vers weefsel na warmtebehandeling (65 °C), (E) buccale epiteel geïsoleerd uit bevroren weefsel na warmtebehandeling, (F) mucosae geïsoleerd met een mechanische methode. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
| Samenstelling van de mucoadhesie-laag |
| Componenten | Concentratie (mg) |
| GLP-1RA | 12,5 mg |
| GDC | 12,5 mg |
| HPMC | 45 mg |
| Na-CMC | 10 mg |
| PVP-K90 | 25 mg |
| Glycerol | 3 mg |
| Aerosil 200F | 2 mg |
| Achterlaag |
| Ethylcellulose | 5 mg |
| Propyleenglycol | 5 mg |
Tabel 1: Samenstelling van mucoadhesive- en ruglagen van buccale film.
Aanvullende Figuur 1: Adsorptie van GLP-1RA na het incuberen van 0,5 mg GLP-1RA gedurende 6 uur met 3D-inserts. De gegevens zijn het gemiddelde ± SD van drie experimenten (n = 3).Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullende figuur 2: Schijnbare permeabiliteitscoëfficiënt (Papp) van een GLP-1RA na 3-uur blootstelling van porcine buccale slijmvlies, gemonteerd in 3D-inzetstukken. 25 mg/mL GLP-oplossing (rood), 25 mg/mL GLP + 25 mg/mL GDC waterige oplossing (zwart), en 25 mg/mL GLP + 25 mg/mL GDC opgenomen in buccale films (paars). De weergegeven gegevens zijn het gemiddelde ± SD (n = 3). Statistische significantie tussen groepen werd waargenomen: p < 0,05. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullende Figuur 3: Transepitheliale weerstand (TEER). Geleidelijke vermindering van transepitheliale weerstand (TEER) uit geïsoleerd porcine buccaal epitheelweefsel gefixeerd in 3D-inserts, na blootstelling aan 25 mg/mL GLP-1 + 25 mg/mL GDC-oplossing (rood), 25 mg/mL GLP-1 + 25 mg/mL GDC in buccale films (groen), en 25 mg/mL GLP-1RA in PBS (blauw). Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullende figuur 4: Weefselintegriteit en lekkage. Weefselintegriteit en lekkage werden geëvalueerd door porcine buccale epitheelweefsels in 3D-inserts bloot te stellen aan 0,05 mM FD4 aan de donorzijde. Monsters werden op vaste intervallen van 60 minuten over 6 uur teruggetrokken. Gemiddelde +SD van drie experimenten. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullend Bestand 1: transwell-Oring-v7 (JOVE).stl.Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullend Bestand 2: transwell-v9 (JOVE).stl.Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullend Dossier 3: Aanvullende experimentele details.Klik hier om dit bestand te downloaden.