Name: Układ mikrofizjologiczny jelita/wątroby do oceny farmakokinetyki i toksykologicznej leku (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-12-03T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 59 s
Description: Poznaj mikrofizjologiczny układ jelita i wątroby do oceny farmakokinetyki i toksyczności paracetamolu. Ta metoda pozwala modelować metabolizm leków in vitro i zmniejszyć zależność od badań na zwierzętach.

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

Dziękujemy dr Christie Guguen-Guillouzo, dr Philippe'owi Griponowi z Jednostki 522 INSERM oraz dr Christianowi Trepo z Jednostki 271 INSERM za wykorzystanie materiału biologicznego (komórki Hepa RG) i za udostępnienie go nam w celu przeprowadzenia badań naukowych.

<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>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Dokładna i wiarygodna ocena właściwości farmakologicznych nowych leków badawczych ma kluczowe znaczenie dla zmniejszenia ryzyka na kolejnych etapach rozwoju. MPS to stosunkowo nowa technologia, która ma na celu poprawę mocy predykcyjnej oraz zmniejszenie kosztów i czasu poświęcanego na badania przedkliniczne. Nasza grupa czyni postępy w ocenie właściwości farmakokinetycznych i toksykologicznych, które są najczęściej potrzebne do optymalizacji ołowiu. Pracowaliśmy z urządzeniem mikroprzepływowym 2-OC, które posiada dwie k...

Ze względu na różnice genomiczne i proteomiczne, modele zwierzęce mają ograniczoną wartość predykcyjną dla kilku wyników u ludzi. Co więcej, są czasochłonne, drogie i wątpliwe etycznie1. MPS to stosunkowo nowa technologia, która ma na celu poprawę mocy predykcyjnej oraz zmniejszenie kosztów i czasu poświęcanego na badania przedkliniczne. Są to urządzenia mikroprzepływowe hodujące organoidy (sztuczne mimetyki, jednostki funkcjonalne narządów) pod przepływem mediów, które promują komunikację organoid-organoid. Organoidy zbudowane z komórek ludzkich zwiększają znaczenie translacyjne2,3,4. Oczekuje się, że MPS będzie działał lepiej niż testy na zwierzętach, ponieważ są one genetycznie ludzkie i podsumowują wzajemne oddziaływanie między tkankami. Gdy jest w pełni funkcjonalny, MPS zapewni bardziej miarodajne wyniki, przy większej prędkości oraz niższych kosztach i ryzyku4. Wiele grup opracowuje MPS do różnych celów, zwłaszcza modeli chorobowych do testowania skuteczności leków.
Poziom ekspozycji jest jednym z najbardziej krytycznych parametrów oceny skuteczności i toksyczności leku5,6,7,8,9,10,11,12. MPS umożliwia integrację organoidów, które emulują ekspozycję ogólnoustrojową i oczekuje się, że będą działać lepiej niż tradycyjna hodowla tkanek ludzkich 2D. Technologia ta może znacznie poprawić przewidywanie wchłaniania złożonego w jelitach i metabolizmu wątrobowego4.
Dobrym punktem wyjścia jest MPS integrujący ludzki odpowiednik jelita i wątroby, biorąc pod uwagę centralną rolę tych dwóch narządów w biodostępności leków i ekspozycji ogólnoustrojowej13,14,15. APAP jest atrakcyjnym lekiem do badania MPS bez odpowiednika w nerkach, ponieważ jego metabolizacja odbywa się głównie przez wątrobę16,17.
2-OC to dwukomorowe urządzenie mikroprzepływowe odpowiednie do hodowli dwóch różnych ludzkich odpowiedników tkanek/organoidów połączonych mikrokanałami16. W celu naśladowania in vitro doustnego/dożylnego podawania leku przez ludzi i oceny wpływu wzajemnego oddziaływania między odpowiednikami w jelicie i wątrobie na farmakokinetykę APAP, oprócz funkcjonalności i żywotności organoidów, przeprowadzono trzy różne zespoły MPS: (1) "MPS w jelicie 2-OC" składającym się z odpowiednika jelitowego opartego na wkładce hodowlanej zawierającej kokulturę komórek Caco-2 + HT-29, zintegrowany z urządzeniem 2-OC; (2) "Wątrobowy 2-OC MPS" składający się ze sferoid wątroby wykonanych z HepaRG + HHSteC (ludzkie komórki gwiaździste wątroby) zintegrowanych z urządzeniem 2-OC; oraz (3) "MPS 2-OC jelita/wątroby" składający się z odpowiednika jelita w jednym przedziale urządzenia, komunikującego się z równoważnikiem wątroby w drugim poprzez przepływ pożywki przez kanały mikroprzepływowe.
Wszystkie testy zostały przeprowadzone w warunkach statycznych (brak przepływu) i dynamicznych (z przepływem) ze względu na wpływ bodźców mechanicznych (kompresja, rozciąganie i ścinanie) na żywotność i funkcjonalność komórki18,19,20. W niniejszym artykule opisano protokół emulacji podawania doustnego/dożylnego APAP oraz odpowiednie analizy wchłaniania/metabolizmu i toksykologiczne w 2-OC MPS zawierającym równoważne modele ludzkiego jelita i wątroby.

<table><tbody><tr><td>1x DPBS</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>14190235</td><td>Bez wapnia, bez magnezu</td></tr><tr><td>2-OC</td><td>TissUse GmbH</td><td></td><td>Dwunarządowy chip</td></tr><tr><td>384-dołkowa mikropłytka sferoidalna</td><td>Corning</td><td>3830</td><td>/Przezroczysty, Okrągłe dno, Ultra-Niska nasadka</td></tr><tr><td>4% Paraformaldehyd</td><td></td><td></td><td>Służy do utrwalania komórek</td></tr><tr><td>Paracetamol</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A7085</td><td>Zastosowanie do testów MPS</td></tr><tr><td>Acetonitryl</td><td>Tedia</td><td></td><td>Używany do wykonywania HPLC</td></tr><tr><td>Alexa Fluor 647 falloidyna</td><td>Thermo Fisher Naukowy</td><td></td><td>eksperyment konfokalny</td></tr><tr><td>Octan amonu</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>Używany do wykonywania HPLC</td></tr><tr><td>Komórki Caco-2</td><td>Sigma Aldrich</td><td>86010202</td><td></td></tr><tr><td>Bufor</td><td></td><td></td><td></td>kakodylowy</tr><tr><td>Kolby</td> <td>do hodowli komórkowychSarstedt</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Konfokalny mikroskop fluorescencyjny</td><td>Leica</td><td>DMI6000</td><td></td></tr><tr><td>Kriostat</td><td>Leica</td><td>CM1950</td><td></td></tr><tr><td>DMEM o wysokiej zawartości glukozy</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>12800017</td><td>Dodaj suplementy: 10% płodowej surowicy bydlęcej, 100 jednostek na ml penicyliny, 100 i mikro; g / ml streptomycyny i 1% aminokwasów endogennych</td></tr><tr><td>DMSO</td><td>Sigma Aldrich</td><td>D4540</td><td>Dodaj 2% do podłoża HepaRG</td></tr><tr><td>Syntezator etanolu</td><td>Płodowa</td><td></td><td></td></tr><tr><td>surowica bydlęca</td><td>Thermo Fisher Scientific 12657029</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Zamrażarka OCT</td><td>Tissue-Tek</td><td></td><td>Tissue-Tek&reg; O.C.T.&trade; Związek jest preparatem rozpuszczalnych w wodzie glikoli i żywic, zapewniającym wygodną matrycę próbki do cięcia kriostatu w temperaturach -10&deg; C i poniżej.</td></tr><tr><td>Hematoksylina & Eozyna</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Komórki HepaRG</td><td>Biopredic International</td><td>HPR101</td><td>Komórki niezróżnicowane</td></tr><tr><td>HHSTeC</td><td>ScienCell Research Laboratories</td><td>5300</td><td>komórek i wszystkie suplementy hodowlane</td></tr><tr><td>Hoechst 33342</td><td></td><td></td><td>Eksperymenty HCA</td></tr><tr><td>Komórki HT-29</td><td>Sigma Aldrich</td><td>85061109</td><td></td></tr><tr><td>Insulina ludzka</td><td>Invitrogen - Thermo Fisher Scientific</td><td>12585014</td><td></td></tr><tr><td>Hydrokortyzon</td><td>Sigma Aldrich</td><td>H0888</td><td></td></tr><tr><td>Izopropanol</td><td>Merck</td><td>278475</td><td></td></tr><tr><td>Karnovsky' s utrwalacz</td> L-glutamina <td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>A2916801</td><td></td></tr><tr><td>Luna C18 kolumna ochronna SS</td><td>Phenomenex</td><td></td><td>Służy do wykonywania HPLC</td></tr><tr><td>Mikroskop</td><td>Leica</td><td>DMi4000</td><td></td></tr><tr><td>Mikrotom</td><td>Leica</td><td>RM2245</td><td></td></tr><tr><td>Milicell 0,4 i mikro; m Wkładki o wielkości porów</td><td>Merck</td><td>PIHP01250</td><td></td></tr><tr><td>Miernik Millicell ERS-2</td><td>Merck</td><td>MERS00002</td><td>Służy do pomiaru TEER</td></tr><tr><td>MitoTracker Deep Red</td><td></td><td></td><td>Eksperymenty HCA System</td></tr><tr><td>MX3000P MTT</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>M6494</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Komora</td> Neubauera Agilent Technologies <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>Liczenie komórek</td></tr><tr><td>System obrazowania o wysokiej zawartości Operetki</td><td>Perkin Elmer</td><td></td><td>Służy do wykonywania testu HCA</td></tr><tr><td>P450-Glo CYP3A4 z lucyferyną-IPA</td><td>Promega</td><td>Cat.# V9001</td><td></td></tr><tr><td>Penicylina/Streptomycyna</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>15070063</td><td>Hodowla komórkowa</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>Membrana RT-qPCR</td></tr><tr><td>PVDF</td><td>BioRad</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PVDF Filtr</td><td></td><td></td> strzykawkowy <td>0,22 &mu; m wielkość porów</td></tr><tr><td>Kolumna Luna C18 z odwróconymi fazami</td><td>Phenomenex</td><td></td><td>Służy do wykonywania</td></tr><tr><td>wytrząsarki HPLC (IKA VXR Basic Vibrax)</td><td>IKA Works GmbH & Co</td><td>2819000</td><td>Używany do sferoidów w celu poprawy testu MTT</td></tr><tr><td>Pożywka gwiaździsta (STeC CM)</td><td>ScienCell</td><td>5301</td><td>Dodaj suplementy STeC CM</td></tr><tr><td>SuperScriptIITM Odwrotna transkryptaza</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SYBR Green PCR Master Mix</td><td>Thermo Fisher Scientific Odczynnik</td><td></td><td></td></tr><tr><td>TRizol TM</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td></td><td>Trizol jest jednofazowym roztworem fenolu i izotiocyjanianu guanidyny.</td></tr><tr><td>Roztwór trypsyny/EDTA</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>R001100</td><td></td></tr><tr><td>Płyty o bardzo niskim mocowaniu</td><td>Corning</td><td>CLS3471-24EA</td><td>6 dołków</td></tr><tr><td>Vectashield plus DAPI nośniki</td><td></td><td></td><td></td>montażowe</tr><tr><td>Biały nieprzezroczysty 96-dołkowy mikroplate</td><td>PerkinHelmer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Końcówki</td><td></td><td></td><td></td>o szerokim otworze</tr><tr><td>Williams E</td><td>Pan Biotech</td><td>P04-29510</td><td>Dodaj suplementy: 10% płodowej surowicy bydlęcej, 2 mM L-glutaminy, 100 jednostek na ml penicyliny, 100 i mikro; g/ml streptomycyny i 5 &mikro; g/ml insuliny ludzkiej</td></tr></tbody></table>

układ mikrofizjologiczny jelita/wątroby do oceny farmakokinetyki i toksykologicznej leku

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

Oczekuje się, że niedawno wprowadzone systemy mikrofizjologiczne (MPS) hodujące ludzkie organoidy będą działać lepiej niż zwierzęta w fazie testów przedklinicznych procesu opracowywania leków, ponieważ są one genetycznie ludzkie i podsumowują wzajemne oddziaływanie między tkankami. W tym badaniu ludzka bariera jelitowa (emulowana przez kokulturę komórek Caco-2 i HT-29) oraz odpowiednik wątroby (emulowany przez sferoidy zbudowane ze zróżnicowanych komórek HepaRG i ludzkich komórek gwiaździstych wątroby) zintegrowano z dwunarządowym urządzeniem mikroprzepływowym z chipem (2-OC) w celu oceny niektórych właściwości farmakokinetycznych (PK) i toksykologicznych paracetamolu (APAP) (APAP). MPS miał trzy zestawy: Jelito tylko 2-OC, Wątroba tylko 2-OC i Jelito/Wątroba 2-OC z tym samym podłożem perfundującym oba organoidy. W przypadku oceny farmakokinetyki dozowaliśmy APAP w pożywce w ustalonych punktach czasowych po podaniu go przez barierę jelitową (emulując drogę doustną) lub w pożywce (emulując drogę dożylną), odpowiednio w dawce 12 μM i 2 μM. Próbki pożywek analizowano metodą wysokociśnieniowej chromatografii cieczowej (HPLC) z odwróconymi fazami. Organoidy analizowano pod kątem ekspresji genów, wartości TEER, ekspresji i aktywności białek, a następnie zebrano, utrwalono i poddano zestawowi ocen morfologicznych. Technika MTT sprawdziła się dobrze w ocenie żywotności organoidów, ale analizy o wysokiej zawartości (HCA) były w stanie wykryć bardzo wczesne zdarzenia toksyczne w odpowiedzi na leczenie APAP. Sprawdziliśmy, że przepływ pożywki nie wpływa znacząco na wchłanianie APAP, natomiast znacznie poprawia równoważną funkcjonalność wątroby. Wchłanianie jelitowe i metabolizm wątrobowy APAP mogą być emulowane w MPS. Powiązanie danych MPS z modelowaniem in silico ma ogromny potencjał w zakresie poprawy przewidywalności metod in vitro i zapewnienia większej dokładności niż modele zwierzęce w badaniach farmakokinetycznych i toksykologicznych.

Aby przeprowadzić testy PK APAP w 2-OC MPS, pierwszym krokiem jest wyprodukowanie odpowiedników (organoidów) ludzkiego jelita i wątroby. Są one zintegrowane z urządzeniem mikroprzepływowym 2-OC (<klasa silna="xfig">Rysunek 1A) 24 godziny przed rozpoczęciem testu PK APAP. Następnego dnia podłoże jest zmieniane, a model jest poddawany działaniu APAP. <silna klasa="xfig">Rysunek 1 ilustruje odpowiedniki jelit i wątroby umieszczone wewnątrz urządzenia 2-OC (<silna klasa="xfig">Rysunek 1B) oraz przebieg czasowy eksperymentu A...

Wystawiliśmy system mikrofizjologiczny (MPS) z organoidami jelitowymi i wątrobowymi na działanie paracetamolu (APAP). W artykule opisano metody produkcji organoidów oraz oceny właściwości farmakokinetycznych i toksykologicznych APAP w MPS. Opisano w nim również analizy funkcjonalności tkanek niezbędne do walidacji wyników.

Układ mikrofizjologiczny jelita/wątroby do oceny farmakokinetyki i toksykologicznej leku

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

Systemy mikrofizjologiczne mają zdolność naśladowania farmakokinetycznej i toksykologicznej odpowiedzi organizmu ludzkiego na określone metody leczenia. Systemy mikrofizjologiczne mogą zastąpić testy na zwierzętach, ponieważ ich zastosowanie może poprawić moc predykcyjną metod in vitro oraz zmniejszyć koszty i czas badań farmakokinetycznych i toksykologicznych. 24 godziny przed podaniem substancji badanej należy rozdzielić 800-mikrolitrową porcję pożywki William ES między większe i mniejsze przedziały dwóch chipów narządowych i odessać podłoże podstawno-boczne i wierzchołkowe z każdego równoważnego bariery jelitowej w przygotowanych 24-dołkowych płytkach.Za pomocą sterylnych kleszczy zintegruj jedną wkładkę na obwód chipa dwóch narządów z większą komorą i dodaj 200 mikrolitrów DMEMS po stronie wierzchołkowej. Używając końcówek o szerokim otworze, zintegruj 20 odpowiedników wątroby na obwód w mniejszej komorze chipa dwunarządowego i podłącz system do jednostki sterującej. Następnie podłącz jednostkę sterującą do źródła sprężonego powietrza i ustaw ciśnienie na około plus minus 300 barów i częstotliwość pompowania 0,3 Hz.Następnego dnia rozcieńczyć podstawowy roztwór paracetamolu do

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

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Tutaj prezentujemy protokół kohodowli komórek pierwotnych, modeli tkanek i biopsji dziurkowania w mikroprzepływowym chipie wielonarządowym przez okres do 28 dni. Ludzkie mikronaczyniowe komórki śródbłonka skóry, agregaty wątroby i biopsje skóry z powodzeniem połączono we wspólnym krążeniu pożywki.

Wielonarządowy chip - platforma mikroprzepływowa do długoterminowej kokultury wielotkankowej

Opisujemy protokół in vitro do wspólnej hodowli mikrobiomu jelitowego i kosmków jelitowych przez dłuższy okres przy użyciu ludzkiego systemu mikrofizjologicznego typu gut-on-a-chip.

Współhodowla żywego mikrobiomu z mikroinżynieryjnymi kosmkami jelitowymi człowieka w urządzeniu mikroprzepływowym typu gut-on-a-chip

Dostęp składników odżywczych, metabolitów mikrobioty i leków do krążenia jest kontrolowany przez barierę jelitowo-krwionośną (GBB). Opisujemy bezpośrednią metodę pomiaru przepuszczalności GBB in vivo, na którą, w przeciwieństwie do powszechnie stosowanych metod pośrednich, praktycznie nie ma wpływu na funkcje wątroby i nerek.

Metoda in vivo do oceny bariery jelitowo-krwionośnej i metabolizmu wątrobowego produktów mikrobioty

Ta procedura została ustanowiona do wykorzystania do rozwoju zaawansowanych hodowli wątroby 3D in vitro, które mogą dostarczyć bardziej fizjologicznie istotną ocenę zagrożeń genotoksycznych związanych z ekspozycją na nanomateriały zarówno w ostrym, jak i długotrwałym, powtarzanym dawce.

Zaawansowane modele 3D wątroby do badań genotoksyczności in vitro po długotrwałym narażeniu na nanomateriały

Ten artykuł przedstawia unikalną metodę analizy interakcji gospodarz-mikrobiom przy użyciu nowatorskiego systemu hodowli narządów jelitowych do eksperymentów ex vivo.

System hodowli jelit i narządów do analizy interakcji między gospodarzem a mikrobiotą

Indukowane lekami uszkodzenie wątroby (DILI) jest główną przyczyną niepowodzenia leku. Opracowano protokół umożliwiający dokładne przewidywanie odpowiedzialności związku za DILI za pomocą systemu mikrofizjologicznego wątroby (MPS). Model wątroby wykorzystuje kokulturę pierwotnych komórek wątroby i punktów końcowych istotnych translacyjnie do oceny odpowiedzi komórkowych na leczenie.

Mikrofizjologiczny układ wątroby człowieka do oceny toksyczności wątroby indukowanej lekami in vitro

Organoidy jelitowe pochodzące z biopsji oraz technologie organ-on-a-chips są połączone w platformę mikrofizjologiczną, aby podsumować funkcjonalność jelit specyficzną dla regionu.

Połączenie ludzkich organoidów i technologii Organ-on-A-Chip w celu modelowania funkcjonalności specyficznej dla regionu jelitowego

Tutaj opisujemy konstrukcję podstawowego, trójwymiarowego (3D) modelu linii komórkowej jelitowej oraz protokołu osadzania parafiny do mikroskopowej oceny stałych jelitowych odpowiedników. Barwienie wybranych białek umożliwia analizę wielu parametrów wzrokowych z jednego eksperymentu do potencjalnego wykorzystania w przedklinicznych badaniach przesiewowych leków.

Podstawowy trójwymiarowy (3D) model jelitowy z komponentem odpornościowym

Ten protokół opisuje model in vitro martwiczego zapalenia jelit (NEC), który może być wykorzystany do mechanistycznych badań nad patogenezą choroby. Posiada chip mikroprzepływowy wysiany enteroidami jelitowymi pochodzącymi z ludzkiego jelita noworodka, komórek śródbłonka i mikrobiomu jelitowego noworodka z ciężkim NEC.

Mikroprzepływowy model martwiczego zapalenia jelit zawierający enteroidy jelitowe ludzkiego noworodka i mikrobiom dysbiotyczny

Ostatnie osiągnięcia techniczne umożliwiły skalowaną produkcję platformy in vitro do zastosowań związanych z metabolizmem leków i toksycznością. Całkowicie ludzki układ wątrobowy 2D+ (TV2D+) zapewnia fizjologicznie istotne wyniki przy użyciu tradycyjnych metod hodowli dwuwymiarowej. Protokół ten będzie wspierał użytkowników końcowych w konfiguracji, konserwacji i stosowaniu systemu.

Całkowicie ludzki system hodowli wątroby do zastosowań związanych z opracowywaniem leków

Prezentujemy metodę izolowania rurki jelitowej szczurów i oceny wpływu leków na ich napięcie, częstotliwość i amplitudę in vitro. Metoda ta stanowi cenne podejście dla naukowców badających rurki jelitowe.

Wykorzystanie systemu perfuzji tkanek in vitro do wykrywania czynności funkcjonalnych izolowanych rurek jelitowych w czasie rzeczywistym

Poznaj mikrofizjologiczny układ jelita i wątroby do oceny farmakokinetyki i toksyczności paracetamolu. Ta metoda pozwala modelować metabolizm leków in vitro i zmniejszyć zależność od badań na zwierzętach.

Układ mikrofizjologiczny jelita/wątroby do oceny farmakokinetyki i toksykologicznej leku

Przeglądaj więcej filmów