Palabras clave:Organoide, cultivo 3D, cultivo de esferoide 3D, cultivo celular 3D, hepatocitos primarios, hepatocitos primarios humanos, hepatocitos primarios de mono, hepatocitos primarios de perro, hepatocitos primarios de rata, hepatocitos primarios de ratón, placa de cultivo con fijación ultrabaja

Productos IPHASE

Introducción

La rápida evolución de las tecnologías de cultivo celular organoide y 3D está transformando la investigación preclínica. A medida que las compañías farmacéuticas buscan más predictibilidad enmod vitroAdemás, el cultivo celular tradicional bidimensional (2D) está siendo reemplazado cada vez más por sistemas de cultivo 3D fisiológicamente relevantes.

En abril de 2025 se produjo un hito importante cuando la FDA de EE. UU. anunció planes para reducir los requisitos de pruebas en animales para la evaluación de la seguridad de los anticuerpos monoclonales mientras se enco.instando a la adopción de metodologías de nuevo enfoque (NAM), incluidos organoides y modelos avanzados basados en células humanas. Este cambio de política resalta la creciente importancia de los sistemas in vitro relevantes para el ser humano para el desarrollo de fármacos.

Entre estas tecnologías, el cultivo primario de esferoides 3D de hepatocitos se ha convertido en uno de los modelos de hígado más prácticos y ampliamente adoptados. Al permitir que los hepatocitos primarios se autoensamblen en esferoides tridimensionales, los investigadores pueden preservar funciones específicas del hígado durante períodos prolongados y, al mismo tiempo, obtener datos más predictivos para la investigación del metabolismo de los fármacos, la hepatotoxicidad y las enfermedades hepáticas.

¿Qué son los organoides hepáticos y los esferoides de hepatocitos?

Los organoides son estructuras multicelulares tridimensionales derivadas de células madre que recapitulan características arquitectónicas y funcionales clave de los órganos nativos. Los organoides hepáticos han demostrado un enorme potencial en medicina regenerativa, modelado de enfermedades y terapia personalizada.

En comparación con los organoides derivados de células madre, los esferoides de hepatocitos primarios representan una forma más simple y altamente reproducible de cultivo de esferoides 3D. En lugar de requerir matrices extracelulares complejas o protocolos de diferenciación, los hepatocitos primarios recién aislados se agregan espontáneamente en condiciones de unión ultrabaja para formar esferoides multicelulares compactos mientras se mantienen los fenotipos hepáticos esenciales.

Este enfoque sencillo ha convertido a los esferoides de hepatocitos en uno de los modelos de hígado más utilizados para la investigación farmacéutica.

Por qué la cultura 3D supera a la cultura 2D convencional

Los hepatocitos primarios pierden rápidamente su fenotipo diferenciado cuando se cultivan como monocapas convencionales. En sólo unos pocos días, muchas funciones específicas del hígado disminuyen drásticamente, entre ellas: actividad de la enzima citocromo P450, secreción de albúmina, metabolismo de los ácidos biliares, expresión del transportador de fármacos, polaridad celular. Estas limitaciones reducen el valor predictivo de los cultivos 2D tradicionales para estudios de toxicidad a largo plazo.

Por el contrario, el cultivo de esferoides en 3D recrea interacciones críticas entre células y la arquitectura microambiental que se encuentran en el tejido hepático nativo. Los esferoides resultantes exhiben una relevancia fisiológica mejorada a través de una mejor comunicación celular, gradientes de oxígeno, difusión de nutrientes y mantenimiento de la polarización hepática.

En consecuencia, los esferoides de hepatocitos primarios mantienen funciones hepáticas estables durante semanas en lugar de días, lo que los hace particularmente valiosos para estudios de exposición crónica a fármacos.

Ventajas del cultivo de esferoides 3D de hepatocitos primarios

1. Estabilidad funcional a largo plazo

Una ventaja clave del cultivo de esferoides de hepatocitos primarios en 3D es la preservación a largo plazo de las funciones específicas del hígado. Al promover interacciones extensas entre células y recrear un microambiente fisiológicamente más relevante, los esferoides conservan características hepáticas críticas que se pierden rápidamente en los cultivos 2D convencionales. En condiciones optimizadas, los esferoides de hepatocitos primarios mantienen estable la producción de albúmina, la actividad de la enzima CYP450, el metabolismo de Fase I y Fase II y la expresión del transportador de fármacos durante más de 21 días. Esta vida útil prolongada permite modelos in vitro más predictivos para el metabolismo de fármacos, la evaluación de la hepatotoxicidad y la investigación de enfermedades hepáticas crónicas.

2. Relevancia fisiológica mejorada

Una de las principales ventajas del cultivo de esferoides de hepatocitos en 3D es su capacidad para recrear características clave del microambiente nativo del hígado. A través de extensas interacciones entre células y la formación de una arquitectura tridimensional similar a un tejido, los esferoides establecen gradientes de oxígeno y nutrientes fisiológicamente relevantes al tiempo que preservan la polaridad hepática y la función celular. Como resultado, los hepatocitos primarios exhiben actividades metabólicas que se parecen más a las observadas in vivo, lo que lleva a una mejor predicción del metabolismo de los fármacos, la función hepática y la lesión hepática inducida por fármacos (DILI) en comparación con los cultivos convencionales en monocapa 2D.

3. Aplicaciones en el descubrimiento de fármacos y la investigación del hígado

La mayor relevancia fisiológica y la estabilidad funcional a largo plazo de los esferoides de hepatocitos primarios los han convertido en herramientas valiosas en una amplia gama de aplicaciones de investigación biomédica. Se utilizan ampliamente en estudios farmacocinéticos y de metabolismo de fármacos, evaluación de hepatotoxicidad, predicción de DILI, ensayos de inducción e inhibición de CYP y pruebas de estabilidad metabólica. Además, los esferoides de hepatocitos proporcionan modelos in vitro sólidos para investigar enfermedades hepáticas, incluida la esteatohepatitis no alcohólica (NASH), la fibrosis hepática y la hepatitis viral. Su capacidad para recapitular mejor la fisiología nativa del hígado también los hace muy adecuados para la medicina de precisión, la medicina regenerativa y otras aplicaciones de investigación traslacional avanzada.

Construcción de esferoides de hepatocitos 3D confiables

El cultivo exitoso de esferoides 3D depende de tres componentes esenciales:

1. Hepatocitos primarios de alta calidad

La calidad celular determina directamente la morfología, la viabilidad y la función a largo plazo de los esferoides.

IPHASE proporciona hepatocitos primarios criopreservados de alta viabilidad de múltiples especies, que incluyen:

• Hepatocitos humanos primarios
• Hepatocitos primarios de mono
• Hepatocitos primarios de perro
• Hepatocitos primarios de rata
• Hepatocitos primarios de ratón

Todos los hepatocitos se someten a un estricto control de calidad para garantizar una alta viabilidad, un rendimiento constante y una reproducibilidad de lote a lote.

2. Medios de cultivo 3D optimizados

Los medios especializados son esenciales tanto para la formación de esferoides como para el mantenimiento a largo plazo.

El flujo de trabajo IPHASE incluye:

• Medio de descongelación de hepatocitos
• Medio de formación de esferoides 3D de hepatocitos
• Medio de mantenimiento de esferoides 3D de hepatocitos

Estos medios apoyan la agregación eficiente al tiempo que preservan la función hepática durante períodos de cultivo prolongados.

3. Placas de cultivo de fijación ultrabaja

La formación confiable de esferoides requiere recipientes de cultivo que impidan la adhesión celular.

Las placas de cultivo de fijación ultrabaja IPHASE permiten que los hepatocitos se autoensamblen en esferoides uniformes sin necesidad de recubrimientos de matriz extracelular, lo que proporciona una consistencia excelente para los flujos de trabajo de laboratorio de rutina.

Validación experimental

Utilizando hepatocitos primarios de mono cynomolgus, IPHASE estableció con éxito esferoides hepáticos 3D estables en siete días utilizando su sistema de cultivo optimizado.(Figuras 1 y 2).

Figura 1. Esferoides 3D representativos generados a partir de hepatocitos primarios de mono Cynomolgus IPHASE (lote K0125E069).

Figura 2. Esferoides 3D representativos generados a partir de hepatocitos primarios de mono Cynomolgus IPHASE (lote K0124E022).

Para validar aún más el rendimiento del sistema de cultivo de esferoides de hepatocitos primarios IPHASE 3D, se cultivaron hepatocitos primarios de múltiples especies utilizando el mismo flujo de trabajo estandarizado, incluidos hepatocitos de mono cynomolgus (lote K0125E086), perro beagle (lote B0125H018) y rata Sprague-Dawley. La secreción de albúmina en el sobrenadante del cultivo se midió después de 7 días de cultivo de esferoides como indicador funcional de la actividad hepática (Figura 1). Las tres especies formaron con éxito esferoides estables y mantuvieron una producción de albúmina detectable, lo que demuestra la solidez y reproducibilidad de la plataforma de cultivo IPHASE 3D en diferentes modelos animales.

Para evaluar la estabilidad funcional a largo plazo de los esferoides, se cultivaron hepatocitos de mono cynomolgus (lote K0124E022) durante un máximo de 21 días. La secreción de albúmina se evaluó en múltiples momentos durante todo el período de cultivo (Figura 2). La producción sostenida de albúmina durante el cultivo a largo plazo indica que el sistema de esferoides 3D IPHASE preserva eficazmente las funciones específicas del hígado, lo que respalda su aplicación en estudios de toxicidad crónica, metabolismo de fármacos y modelado de enfermedades hepáticas a largo plazo.

Figura 1. Secreción de albúmina por esferoides 3D generados a partir de hepatocitos primarios de diferentes especies después de 7 días de cultivo.
Figura 2. Secreción de albúmina por esferoides de hepatocitos primarios de mono cynomolgus cultivados durante 7 y 21 días.
Solución completa IPHASE para modelos de hígado 3D

Para respaldar la creciente demanda de cultivos celulares 3D avanzados e investigación de organoides, IPHASE proporciona un flujo de trabajo integrado para el cultivo de esferoides de hepatocitos, que incluye:

• Hepatocitos humanos primarios criopreservados
• Hepatocitos primarios de mono
• Hepatocitos primarios de perro
• Hepatocitos primarios de rata
• Hepatocitos primarios de ratón
• Medio de descongelación de hepatocitos
• Medio de formación de esferoides 3D de hepatocitos
• Medio de mantenimiento de esferoides 3D de hepatocitos
• Placas de cultivo de fijación ultrabaja

Estos productos permiten a los investigadores establecer modelos de esferoides hepáticos robustos y reproducibles para el descubrimiento de fármacos, la toxicología, el modelado de enfermedades y la investigación traslacional.

Conclusión

A medida que las agencias reguladoras fomentan cada vez más estrategias de prueba relevantes para los seres humanos, el cultivo de esferoides de hepatocitos primarios 3D se está convirtiendo en una plataforma indispensable para la investigación moderna del hígado.

Al preservar el fenotipo hepático, mejorar la relevancia fisiológica y respaldar estudios funcionales a largo plazo, los esferoides de hepatocitos primarios cierran la brecha entre el cultivo celular convencional y la biología in vivo.

Con hepatocitos primarios de alta calidad, medios de cultivo optimizados y placas de cultivo especializadas de fijación ultrabaja, IPHASE ofrece a los investigadores una solución completa para crear modelos hepáticos 3D reproducibles y de alto rendimiento que aceleran el descubrimiento de fármacos y la investigación biomédica.