Glucoseproductie in de lever, ureagenese en lipolyse gekwantificeerd met behulp van het geperfuseerde levermodel van muizen
6 oktober 2023
Hier presenteren we een robuuste methode voor in situ perfusie van de muizenlever om de acute en directe regulatie van het levermetabolisme te bestuderen zonder de leverarchitectuur te verstoren, maar in afwezigheid van extra-hepatische factoren.
In ons lab onderzoeken we hoe de lever reageert op veel voorkomende en zeldzame leverziekten, en hoe deze aanpassing vatbaar kan zijn voor een pre-diabetogene toestand. De lever reageert op veranderingen in de beschikbaarheid van voedingsstoffen en concentraties van hormonen met verhoogde transcriptie van relevante genen, maar belangrijker nog, ook met acute en niet-transcriptionele regulatie. Met de geperfuseerde lever kunnen we alle aspecten van het metabolisme kwantificeren, inclusief de afgifte van metabolieten in een resolutie van minuut tot minuut.
Voordelen van deze techniek ten opzichte van andere in vitro modellen zijn dat de lever in situ wordt gelaten met een intacte leverarchitectuur. En dat de lever minstens drie uur levensvatbaar is, zodat elke muizenlever zijn eigen controle kan zijn. Ten slotte het vergroten van de translationele relevantie.
Met behulp van het door muizen geperfuseerde leversysteem zijn we in staat om nieuwe signaalcascade van het hormoon glucagon te identificeren en te karakteriseren. Dit kan belangrijk zijn omdat glucagon, evenals andere hormonen, een vitale rol kunnen spelen bij de dysmetabole aandoeningen van de lever bij patiënten met leververvetting en diabetes.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie presenteert een robuuste methode voor in situ perfusie van de muizenlever, waardoor onderzoekers de regulatie van het levermetabolisme kunnen bestuderen zonder de hepatische architectuur te verstoren. De techniek maakt een kwantificering van metabole processen van minuut tot minuut mogelijk, wat de translationele relevantie bij het begrijpen van leverziekten vergroot.
Belangrijkste studieonderdelen
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschap
- Metabolisme
- Leverfysiologie
Achtergrond
- De lever speelt een cruciale rol in de metabole regulatie.
- Inzicht in de reacties van de lever op nutritionele en hormonale veranderingen is essentieel voor de aanpak van leverziekten.
- Acute en niet-transcriptionele regulatie van het metabolisme is van groot belang voor de leverfunctie.
- Bestaande modellen weerspiegelen in vivo omstandigheden mogelijk niet nauwkeurig.
Doel van de studie
- Om een methode te ontwikkelen voor het bestuderen van het levermetabolisme in situ.
- Om de effecten van hormonen zoals glucagon op de leverfunctie te beoordelen.
- Om het begrip van dysmetabole aandoeningen bij leverziekten te vergroten.
Gebruikte methoden
- In situ perfusie van de muizenlever.
- Kwantificering van metabole processen op minuutbasis.
- Karakterisering van signaleringscascades gerelateerd aan glucagon.
- Vergelijking van responsen binnen dezelfde muizenlever voor een betere controle.
Belangrijkste resultaten
- De methode van de geperfuseerde lever behoudt de intacte hepatische architectuur.
- De levensvatbaarheid van de lever blijft gedurende ten minste drie uur behouden.
- Nieuwe signaleringsroutes gerelateerd aan glucagon werden geïdentificeerd.
- De techniek maakt een gedetailleerde analyse van metabole responsen mogelijk.
Conclusies
- De in situ perfusiemethode is een belangrijke vooruitgang voor leveronderzoek.
- Het biedt inzicht in de acute regulatie van het levermetabolisme.
- Deze benadering kan het begrip van leverziekten, zoals leververvetting en diabetes, verbeteren.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de Industrie
Het model van de geperfuseerde muizenlever maakt een hoge-resolutie kwantificering mogelijk van de hepatische glucoseproductie, ureagenese en lipolyse onder gecontroleerde omstandigheden, wat bijdraagt aan mechanistische risicoreductie in het onderzoek naar metabole ziekten. Door de intacte hepatische architectuur te behouden en leverspecifieke responsen te isoleren, vergroot dit systeem het voorspellend vertrouwen voor targetvalidatie en de ontwikkeling van translationele biomarkers. De capaciteit voor controles binnen hetzelfde monster en tijdopgeloste metingen positioneren het als een cruciaal instrument op de interface tussen discovery en preklinisch onderzoek voor metabole en endocriene portfolio-programma's.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutisch R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Maakt directe analyse van hepatische metabole routes in reactie op hormonen en nutriënten mogelijk.
- Ondersteunt de functionele validatie van targets die betrokken zijn bij het glucose-, ureum- en lipidemetabolisme.
- Faciliteert mechanistische risicoreductie door lever-specifieke effecten te isoleren van systemische invloeden.
- Levert kwantitatieve, tijdsondersteunde gegevens om voorspellende modellen te informeren en targets te prioriteren.
Screening & Assayontwikkeling
- Levert gevalideerde, fysiologisch relevante resultaten voor compound-screening in het hepatisch metabolisme.
- Ondersteunt de reproduceerbaarheid van de assay via interne controles en een stabiele leverviabiliteit tot drie uur.
- Maakt standaardisatie van metabole outputmetingen mogelijk voor vergelijkbaarheid tussen studies.
- Bereidt robuuste biologische systemen voor op verdere farmacologische evaluatie.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Lijnt metabolische outputs af met ziekterelevante eindpunten voor modellen van leververvetting en diabetes.
- Slaat een brug tussen ontdekkingsbevindingen en preklinische validatie door de fysiologische context te behouden.
- Ondersteunt risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling via kwantitatieve afstemming van biomarkers.
- Verbetert de translationele continuïteit door acute en niet-transcriptionele regulatie te modelleren.
Integratie van Pipeline & Workflow
Dit model integreert in het ontdekkingscontinuüm, van vroege mechanistische studies tot leadidentificatie en preklinische validatie voor metabole en endocriene indicaties.
- Discovery Biology: Maakt hypothesetoetsing van de hepatische metabole regulatie en pathway-mapping mogelijk.
- Screening: Levert reproduceerbare, kwantitatieve resultaten voor de evaluatie van verbindingen en hormonen.
- Analytics: Ondersteunt minuut-tot-minuut metingen van glucose-, ureum- en vetzuurvrijgave voor vergelijkende analyse.
- Translationeel onderzoek: Verbindt acute metabole responsen met ziekterelevalente fenotypes en biomarkerstrategieën.
- Enterprise Reuse: Biedt een herbruikbaar platform voor diverse metabole en signaleringsstudies binnen verschillende programma's.
Operationele impact & impact op de organisatie
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit bij de validatie van hepatische targets.
- Operationele waarde: Levert gestandaardiseerde, reproduceerbare en schaalbare metabole assays.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen en kapitaalefficiëntie door robuuste biologische risicoreductie mogelijk te maken.
- Portfolio-impact: Ondersteunt risicogebaseerde prioritering en verdere ontwikkeling van assets voor metabole ziekten.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in microsurgische technieken en hepatische fysiologie.
- Vereist gespecialiseerde perfusie-instrumentatie en analytische platforms voor metabole uitlezingen.
- Vereist strikte standaardisatie tussen teams voor de vergelijkbaarheid en reproduceerbaarheid van gegevens.
- Aanpassing kan nodig zijn voor verschillende muizenstammen of ziektemodellen.
- Viabiliteit is beperkt tot drie uur; doorvoer en schaalbaarheid dienen dienovereenkomstig te worden gepland.
