Panguna nga mga hepatocytes: usa ka hinungdanon nga himan alang sa pagsulong sa dili - klinika sa panukiduki sa drug

Panguna nga mga hepatocytes: usa ka hinungdanon nga himan alang sa pagsulong sa dili - klinika sa panukiduki sa drug

Ang atay, ingon ang panguna nga organo alang sa pagkaladlad sa droga, nagdula usa ka hinungdanon nga papel sa mga proseso sa metabolismo sa droga ug mga proseso sa toxicity. Ang nag-unang mga hepatocytes adunay bug-os nga spectrum sa cellular nga mga kinaiya ug lebel sa physiological nga mga enzymes ug cytochrome nga p450 sa cytochrome sa sulud nga p450 (usa ka sinagol nga endrase, nga adunay mga cytochrome nga P450 (usa ka sinagol nga endrases nga nakit-an sa tanan nga metaboliko nga mga agianan nga nakit-an sa atay. Tungod niini, ang mga nag-unang mga hepatocytes sa Panguna nga giisip nga ang sukaranan nga bulawan alang sa pagtukod sa mga modelo sa Vitro atay ug gipaboran sa mga tigdukiduki sa interaksyon sa droga, tambal sa pag-antos. Naghatag kini nga artikulo sa usa ka kinatibuk-ang pag-uswag sa mga modelo sa 2D ug 3D nga kultura nga gibase sa nag-unang mga hepatocytes ug ilang mga aplikasyon sa pag-uswag sa droga.

Mga Keyword: Panguna nga mga hepatocytes, 2d nga pagtatanum, pagtatan-aw sa 3D, organoid, co - kultura.

1. 1. Pag-inusara sa Panguna nga Hepatocytes

Ang pag-inusara sa mga nag-inusara nga hepatocytes usa ka kritikal nga lakang sa pag-establisar sa mga modelo sa Vitro atay, nga adunay duha nga pamaagi nga sagad nga gigamit. Sa gagmay nga mga hayop, ang pahumot sa atay mahimong ipahigayon pinaagi sa portal vein o labing ubos nga Vena CAVA, samtang ang labi ka dagko nga mga hayop kasagaran nagkinahanglan sa mga lungang lober o mga bahin. Daghang hinungdan nga mga hinungdan ang nakaimpluwensya sa malampuson nga pagkalain sa mga hepatocytes: Una, ang Collagenase kinahanglan nga dili - cytotoxic. Ikaduha, ang oras sa pagtunaw hinungdanonSa ilalum sa - Pagkalot ug sa - Drubate mahimong makompromiso ang ani nga hepatocyte ug vaability. Ikatulo, ang kahimtang sa atay kinahanglan nga kamalaumon, tungod kay ang mga hepatocytes sensitibo kaayo sa kadaot sa ischemic. Ang atay nga gigamit alang sa pag-andam sa hepatocyte kinahanglan nga paspas nga mapamubu aron makunhuran ang mga metaboliko nga rate ug mapugngan ang metaboliko hypoxia ug sunod nga ischemia.

Ang mga sumbanan alang sa Panguna nga mga hepatocytes nga gigamit sa panukiduki sa droga mao ang mga musunud:

1. 2. Panguna nga HepatoCyte 2D Kultura

Ang modelo sa suspension sa hepatocyte

Naglangkob kini og kompleto nga tambal - pag-metabolize sa mga enzyme ug cofactors, nga gihimo kini nga angay alang sa pagtuon sa lainlaing mga agianan sa clearance sa metaboliko. Bisan pa, ang pagpadayon sa mga hepatocytes sa suspension ug ang kalihokan sa tambal - pag-metabolize sa mga enzyme nga anam-anam nga pagtaas samtang ang oras sa paglumos sa panahon sa labing taas nga 4 ka oras. Ang kini nga modelo sagad nga gigamit sa pagbanabana sa clearance sa mga tambal nga adunay kasarangan sa taas nga rate sa clearance. Kung ang rate sa clearance dili kaayo 20%, ang tukma nga mga kantidad sa clearance dili matino. Ang tradisyonal nga suspension sa suspension - nga nakabase sa mga modelo sa metabolismo sa Vitro dili igo alang sa paghimo sa mga detektib nga metaboliko sa clearance ug metaboliko nga mga produkto sa kini nga mga compound. Ang usa ka suspensyon sa suspension nga relay nga pamaagi (Figure 1) mahimong magamit aron mapalapdan ang oras sa paglumlum sa 20 oras o labi pa.

Aplikasyon:Ang kalihokan sa enzyme ug metaboliko nga kalig-on nagtuon alang sa gagmay nga mga tambal nga molekula.

Hulagway 1. Pagsuspos sa proseso sa pagbalhin sa Reund

Source: Drop Drob Drob, 2012,40 (9): 186-1865

Ang Modelo nga Modelo nga Hepatocytes

Ang mga nag-unang mga hepatocytes gikutanan sa usa ka 2D system sa Collagen - Mga Plate Plate sa Kultura. Ang mga hepatocytes nagpakita sa usa ka epithelial morphology, nga adunay protruding nuclei, nga kanunay nga nagpresentar sa usa ka binucled form. Ang mga disbentaha sa usa ka kultura sa Monolyer sa HepatoCyte naglakip sa: 1. Pag-usab sa polisa sa selula ug function.2. Kakulang sa uban pang mga may kalabutan nga mga tipo sa selula (I.e., Non - Nonenchymal Cells) nga gikinahanglan alang sa normal nga function.3. Kakulang sa paghatag sa igo nga mga sustansya ug mga hinungdan sa paraacrine aron suportahan ang mga hepatocytes sa paghimo sa ilang mga gimbuhaton (sama sa biosnthesis sa biostensiya).

Mga Aplikasyon:

1). Ang pagsusi sa tambal - Mga Integsyon sa Pag-drugas:Naglakip kini sa induction sa enzyme, pagdili sa enzyme, ug mga pagtuon sa transporter. Una, kung ang usa ka droga naglihok ingon usa ka inducer, mahimo kini nga mosangput sa dugang nga pagpahayag sa tambal - pag-metabolize sa mga enzyme ug mga transporter. Ang mga lig-on nga inducer nga mahimong mag-upregulate sa daghang mga gene nga dungan, sama sa indukat sa phenobarbital sa CYP2B6, CYP3A4, CYP2C9, ug daghang mga protina sa transportasyon sama sa MRP2. Ikaduha, adunay mga species - piho nga mga kalainan kung giunsa pagtubag sa mga hepatocytes ang mga inducer. Pananglitan, ang Rifampicin usa ka epektibo nga inducer alang sa tawhanong mga hepatocytes, apan wala'y epekto sa induksiyon sa mga alpa nga hepatocytes. Sa katapusan, ang suboptimal plating Densidad sa mga masulub-on nga hepatocytes mahimong mosangput sa pagkunhod sa basal nga pagpahayag sa P450s ug artipisyal nga pagdugang sa mga tubag sa induction. As shown in Figure 3, hepatocytes at lower plating densities show lower basal activity of CYP1A2, CYP2B6, and CYP3A4, but stronger induction responses. Busa, ang himsog nga mga hepatocytes sa usa ka angay nga Densidad sa Plating gikinahanglan aron makuha ang may kalabutan nga datos sa physiologically.

Hulagway 2.

Tinubdan: Ang mga teknolohiya sa pagdiskobre sa droga, 2010, 7: 188 - 198

2). Pagsusi sa Hepatotoxicity: Pag-obserbar sa mga pagbag-o sa morpolohiya sa ilawom sa usa ka gaan nga mikroskopyo, sama sa Cell Morphology, Vacuole ug Lipuole Droplet Aggregation, ug detatsment sa cell. Ang pagsusi sa hepatocyte necrosis (ingon sa gipakita sa Aspartate Aminotransferase, lactate dehydrogenase, ug alanine aminotransferase) ug apaptos). Alang sa Cytokine - Gipunting nga Cytotoxicity, ang mga kulturang Monolayer sa mga hepatocytes dili mahibal-an ang mga toxic nga mga tubag tungod sa mga selula nga wala'y -

3). "Pamaagi sa relay" alang sa pagtuon sa hinay nga pag-metabolize compound clearance ug mga metabolite niini: Ang kalihokan sa droga - pag-metabolize sa mga enzyme sa labi ka labi nga mga hepatocytes nagsugod sa pagkunhod human sa 24 nga oras nga plating. Pagkahuman sa pagpatuyang sa mga hepatocytes nga adunay serum - Libre nga medium nga adunay sulud nga interes sa 24 oras, ang medium nga nakolekta ug gisagol sa bag-ong mga pug-anan nga hepatocytes alang sa dugang nga pagtuon (Figure 3).

Hulagway 3

Tinubdan: Mga Sulat sa Metabolism sa Droga, 2016, 10: 3 - 15

3). Pagtimbang-timbang sa cellular upttake, endocytosis, endosomal nga pag-ikyas, ug mga epekto sa mga epekto sa target nga hepato sa hepatocyte - gipunting ang gagmay nga mga nukleyar nga tambal nga nukleyar.

Sandwich nga modelo sa pagtanum

Sa Vitro, ang mga hepatocytes mahimong kultura tali sa duha nga mga sapaw sa Collagen o Matrigel aron tukuron pag-usab sa mga istruktura sa vivo, nga nailhan nga sandwich nga pag-ugmad. Ang mga hepatocytes nga kultura tali sa duha nga mga sapaw sa gel - collagen (istruktura sa sandwich) makapauswag sa morpolohiya ug pagpadayon sa mga selyula, ug ipadayon ang ilang gimbuhaton sa usa ka taas nga panahon. Dugang pa, ang mga Hepatocytes sa Sandwich Culture mahimo'g makapasig-uli sa polaridad, nga nagtugot alang sa husto nga lokalisasyon sa basolateral ug mga canalicular transporters, ingon man ang pagporma sa functional nga mga network sa bilding sa bilding (Hulagway 4).

Hulagway 4

Tinubdan: Kasamtangang mga teknolohiya sa pagdiskubre sa droga, 2010, 7, 188 - 198

Mga Aplikasyon:

1. 1). Pagbanabana sa biliary excretion sa mga compound.
2. 2). Pagtimbang-timbang sa Hepatic ug Biliary Distribution sa endogenous ug exogenous compound ug metabolite.
3. 3). Ang pagbatok sa clearance nga gipatik sa metabolismo ug mga transporasyon, ug pagtukod sa physiology - pinasukad sa mga modelo sa pharmacokinetic.
4. 4). Pagtuon sa hepatotoxicity ug paghatag mga mekanismo alang sa klinikal nga tambal - Nahiuyon nga Kasamaran sa atay. Ang mga datos nahiusa sa mga modelo sa mga sistema sa parmasyutiko aron matagna ang potensyal nga tambal - Nahiuyon nga Kasamaran sa atay sa mga tawo.
5.  
   1. 3. Panguna nga Kultura sa Hepato

6. Sa mga sistema sa kultura sa 3D, ang mga hepatocytes kulturan sa tulo - dimensional nga matrix, nga mas maayo nga nagsundog sa arkitektura sa Vivo Liver itandi sa 2D Monolayer Culture. Kini nga mga sistema nagpasiugda sa selyula - cell ug cell - matrix nga mga interaksyon, nga makapasig-uli sa labi sa mga gimbuhaton sa panglawas sa atay, lakip ang metabolismo sa atay, pagporma sa protina. Ang nag-unang mga kultura sa HepatoCyte 3D mahimong magamit sa pagtuon sa atay - piho nga mga gimbuhaton sa usa ka labi pa sa Vivo - sama sa pag-asayn sa droga, pag-andam sa pag-ila, ug pag-modelo sa sakit.

   Modelo sa Sproid

Pinaagi sa mga teknik sama sa Ultra - Ubos nga Kultura sa Kalig-on, Pagbitay sa Kultura sa Cell Usa ka bentaha sa kulturang spheroid mao nga ang matag spheroid nanginahanglan lamang sa 1,330 - 2,000 nga mga selyula, nga nagpakunhod sa gidaghanon sa mga selula kung itandi sa ubang mga pamaagi sa kultura sa 3D. Gipakita sa mga bag-ong pagtuon nga ang nag-unang mga kultura nga sphatoid sa HepatoCyte mahimong magpadayon hangtod sa 5 nga mga semana, nga ang pag-apod-apod sa kultura, ang pag-apod-apod sa Sandwich, ang pag-apod-apod, ug pag-apod-apod, ug pagpagawas mas maayo nga gitipigan sa 14 ka adlaw sa kultura sa Sandwich. Bisan pa, ang atay labi ka komplikado kaysa usa ka cell aggregate. Ang basolateral nga bahin sa mga hepatocytes nakig-uban sa dugo, samtang ang apdo nag-agay gikan sa apikal nga bahin, nga usa ka hinungdan nga bahin sa komplikado nga istruktura sa atay sa laygle.

Mga Aplikasyon:

1. 1). Pagtuon sa hinay nga pag-metabolize sa commund clearance ug mga metabolite niini.
2. 2). Hepatotoxicity Research.
3. 3). Ang pagsusi sa cellular upttake, endocycytosis, endosomal nga pag-ikyas, ug mga epekto sa mga target nga hepato sa Hepatocyte - gipunting ang gagmay nga mga nukleyar nga tambal nga nukleyar.

Hulagway 5. Paagi sa Sproid Culture

Modelo sa Liver Organids

Ang kahulugan sa pag-uyon sa mga organisasyon mao ang: 3D nga mga istruktura nga nakuha gikan sa mga cell sa stem, mga selula sa progenitor, nga adunay mga pag-usab sa mga fifick sa VIVOCKING sa VIVO CECHOCTIONS ug CELL. Ang mga organoid sa atay giila nga labing abante nga modelo alang sa panukiduki sa Human Biology.

Mga Tinubdan sa Cell alang sa Counter Organid Construction:

① Mga Ploripotent Stem Cells (PSC):

Ang mga cell sa embryonic stem (escs) ug gipahingangha nga mga plema cells (IPSCS) adunay taas nga pluripotency, plasticity, ug walay kutub nga kapasidad sa pag-uswag. Ubos sa impluwensya sa piho nga mga hinungdan sa senyales, magkalainlain sila sa hepatocyte - sama sa mga selyula nga adunay kalihokan ug gimbuhaton. Bisan pa, ang mga organoid sa atay nga nakuha gikan sa PSCS mahimong moagi sa mga pagbag-o sa Epigewenic ug genetic, nga nagpakita sa mga pagbag-o sa Chromosomal aneuploy.

Mga Aplikasyon:

1. 1). Mga Modelo sa Sakit sa Genetic
2. 2). Makatakod nga mga modelo sa sakit sa atay
3. 3). Pagsulay sa Cytotoxicity sa Gototoxicity

② tisyu sa atay - nakuha nga mga selyula: lakip niini ang mga cholangicytes ug mga hepatocytes. Ang hamtong nga mga hepatocytes nagpabilin ang potensyal sa cell cell ug labi nga abilidad sa piho nga mga palibot. Kung itandi sa PSC - Nakakuha nga mga organoid nga nakuha gikan sa Primary Tissue labi ka hamtong, nga adunay labi ka lig-on nga genomes, ug ipadayon ang phenotypic ug genetic nga kalig-on sa panahon sa Vitro. Bisan pa, ang taas nga - term nga kusog nga kapasidad sa hamtong nga tawhanon nga mga organisasyon sa HepatoCyte limitasyon kon itandi sa mga hepatong tawhanon o mga hepato sa mouse sa hamtong. Ang kultura nga mga hepato nga mga organisasyon nga hepato nga nagpabiling mahagit.

Pamaagi sa kultura (Hulagway 6): Ang tisyu sa atay gikalot sa usa ka selyula, ug usa ka sagol nga matrigel ug mga selula nga gipugas sa usa ka 24 - GUSTO nga mga istruktura. Pag-incubate sa usa ka cell culture incubatator (37 ° C) sulod sa 15 minutos. Pagkahuman sa kalig-on, idugang ang piho nga medium nga kultura. Agianan pagkahuman sa 14 ka adlaw. Ibutang ang orihinal nga medium nga adunay pagkalainlain nga medium pagkahuman sa 7 - 10 ka adlaw.

Mga Aplikasyon:

1. 1). Mga Modelo sa Hepatotoxicity
2. 2). Sa vitro metabolismo disorder
3. 3). Dili - alkoholikong tambok sa atay nga sakit
4. 4). Pag-uswag sa droga alang sa mga sakit nga benign ug malignant atay

Hulagway 6. Ang proseso sa kultura ug agianan sa tisyu - nakuha nga mga organoid sa atay

Tinubdan: Cell & Bioscience (2023) 13: 197

Pagtandi sa kulturang Sproid ug organisasyon sa organisasyon

4. Panguna nga Hepatocyte Co - Modelo sa Kultura

1. 1. 2D Panguna nga Hepatocyte Co - Modelo sa Kultura
      

      Sa 2D Panguna nga Hepatocyte Co - Modelo sa kultura, duha o daghan pa nga lainlaing mga tipo sa selyula gisagol ug kulturan sa duha - Dimensional nga palibot. Ang yawi nga bahin sa kini nga modelo mao ang direkta nga panag-uban tali sa lainlaing mga tipo sa cell, ang interaksyon tali sa mga selyula ug sa dili direkta nga pag-transmels sa signal ug mga komunikasyon sa kemikal. Panguna nga mga gimbuhaton sa hepatocyte, sama sa paghimo sa albumin ug abilidad sa metabolismo sa droga, mahimong mapadayon hangtod sa tulo ka semana.

      Mga Aplikasyon:

      1. 1). Panguna nga mga hepatocytes Co - nga kulturan sa fibroblasts: Kini nga modelo gigamit alang sa pagtuon sa clearance rate sa hinay nga pag-undang sa mga compound ug ilang mga metabolite.
      2. 2). Panguna nga mga hepatocytes Co - nga kultibanan sa mga cells sa parenchymal atay (e.g., mga hinungdan sa pag-imbestiga sa roler sa mga readerhelial cells.
      3. 3). Panguna nga mga hepatocytes Co - nga kulturan sa mga cells: Kini nga modelo gigamit aron makit-an ang metabolismo sa drug sa atay - piho nga mga tubag sa cell.
      4. 4). IPAHASE'S HEPATAX ™Co - System sa Kultura: Ang Iphase naugmad ang usa ka co - System sa kultura nga adunay nag-unang mga hepatocytes gikan sa lainlaing mga species, nga nailhan nga hepatomax™. Ni Co - Ang mga Pangulo sa Tawo sa Kultura nga adunay Stromal Cells, posible nga magpadayon ang maayong tambal - pag-metabolize sa kalihokan sa tawo sa 3 ka semana. Ang kini nga sistema angay alang sa pagtuon sa hinay - pag-metabolize sa compound clearance rate ug ilang mga metabolite.

      Kini nga co - Ang modelo sa kultura naghatag usa ka labi nga may kalabutan nga plataporma nga physiologic alang sa pagtimbang-timbang sa metabolismo sa droga, nga adunay kalabutan nga mga matang sa sakit nga hinungdan sa paglihok sa atay ug sakit.
      
      

      3D Panguna nga Hepatocyte Co - Modelo sa Kultura

      Direct 3D CO - Kultura: This model involves mixing two or more different types of liver cells (e.g., primary hepatocytes, sinusoidal endothelial cells, hepatic stellate cells, Kupffer cells) to form self-assembled spheroids or co-culturing them in a 3D environment constructed with materials such as collagen, fibrin, alginate, or hydrogels. Direct 3D CO - Ang kultura nagtugot sa suod nga pakig-uban sa lainlaing mga selula sa atay pinaagi sa mga mekanismo sama sa Cells, ug extracelular nga pag-signok sa Matrix, nga adunay kaarang nga komunikasyon tali sa mga hepatocytes.

      Mga Aplikasyon:

      1. 1). Modelo sa atay Fibrosis: gigamit sa pagtuon sa mga mekanismo ug pag-uswag sa atay fibrosis.
      2. 2). Pag-drug - Nahiuyon nga Daotan sa Aks (Dili)
      3. 3). Mga interaksyon sa droga, metabolismo sa droga, ug pag-evanewar sa pag-indigay kung giunsa sila magkasumpaki, kung giunsa kini pag-metabolize, ug giunsa nila pag-aghat ang mga enzyme sa atay.

      Dili direkta nga 3D CO - Kultura: Kini nga pamaagi naggamit sa usa ka sistema sa pagbulag sa pisikal (e.g., mga transpell o uban pang mga materyales) sa pag-kultura sa duha o mga nag-unang mga selyula nga adunay 3D nga cell - sa - contact cell. Ang komunikasyon tali sa mga selyula mahitabo pinaagi sa matunaw nga mga cytokines.

      Mga Aplikasyon:
      Gigamit alang sa pagtuon nga dili - kontak ang komunikasyon tali sa mga selyula sa atay sa lawas.

      
      Sa katingbanan, ang Iphase, isip usa ka lider sa vitro biological nga panukiduki, naghatag komprehensibo nga mga solusyon alang sa dili pag-drug sa droga. Gikan sa pagkalainlain ug kultura sa mga nag-unang mga hepatocytes gikan sa lainlaing mga espisye sa pagsuporta sa mga produkto sama sa Culture Plastations o Plase Colutes nga gipahinungod sa labing maayo nga mga gamit sa panukiduki sa vitro alang sa pagdiskubre ug pag-uswag sa drug. Kami usa ka kasaligan nga kauban alang sa mga kliyente sa industriya sa parmasyutiko, nga nakahatag sa paghatag pagputol - mga solusyon sa sulab alang sa dili panukiduki sa klinika.