Hépatocytes dans le métabolisme des médicaments et l'administration de médicaments siRNA: évaluation des systèmes modèles à travers les espèces

Remarque: Les hépatocytes de suspension doivent être utilisés avec le milieu de dégel et le milieu d'incubation; Les hépatocytes platepables doivent être utilisés avec le milieu dégel, Milieu plaque, milieu d'entretien et plaque revêtue de collagène. L'induction du CYP nécessite également un kit de dosage d'induction de l'ARNm.

Hépatocytes

Hépatocytessont les cellules fonctionnelles principales du foie, jouant un rôle central dans le métabolisme, la détoxification, la production de la bile et la synthèse des protéines. Ils forment la base structurelle et biochimique de la fonction hépatique, agissant comme les principaux médiateurs dans la conversion de divers composés endogènes et exogènes en substances moins nocives et facilitant le métabolisme des médicaments et des toxines. Cette capacité intrinsèque des hépatocytes à traiter les produits chimiques les a rendus indispensables dans les milieux cliniques et de recherche, en particulier lors de l'étude des voies impliquées dans le métabolisme des médicaments et la toxicité hépatique.

Hépatocytes primaires

Les hépatocytes primaires se réfèrent aux cellules qui ont été fraîchement isolées du tissu hépatique - que ce soit humain ou animal - sans prolongation de propagation in vitro. Parce que ces cellules conservent une grande partie de l'activité enzymatique et des fonctions physiologiques qui sont caractéristiques du foie, elles sont souvent considérées comme l'étalon-or dans les études examinant les activités spécifiques du foie. Leur utilisation dans la recherche est essentielle pour comprendre à la fois la stabilité métabolique et la capacité intrinsèque des médicaments à subir une transformation ou à persister dans leur forme d'origine une fois introduite dans un système biologique.

Hépatocytes plateaux et hépatocytes de suspension

Dans les cadres expérimentaux, les hépatocytes peuvent être catégorisés en fonction de leurs conditions de culture. Les hépatocytes plateaux sont ceux qui adhérent à un substrat de culture, qui permet un attachement et une morphologie stables qui imitent étroitement l'environnement in vivo. Cet attachement soutient non seulement la structure polarisée de ces cellules, mais soutient également de longues études à terme de voies biochimiques telles queInduction de l'enzyme CYP450. À l'inverse, les hépatocytes de suspension sont maintenus dans un état non adhérent, généralement utilisés dans les tests courts - à terme où des changements dans l'environnement cellulaire et des évaluations métaboliques rapides sont nécessaires. Les cultures de suspension facilitent une exposition plus uniforme des cellules pour tester les composés, ce qui les rend idéales pour des évaluations rapides de la stabilité métabolique et des réponses hépatotoxiques aiguës.

Hépatocytes plateaux

Hépatocytes plateauxsont des cellules hépatiques isolées qui sont cultivées sur des boîtes de culture enduites ou spécialisées. Cet attachement permet aux cellules de se propager, de polariser et d'établir des contacts intercellulaires, préservant de nombreuses fonctions in vivo pendant plusieurs jours, voire des semaines. Parce que ces cellules sont adhérentes, elles peuvent être utilisées pour surveiller les réponses chroniques, l'induction de l'enzyme CYP450 au fil du temps et les tests de toxicité multi-jours. Les hépatocytes plateaux maintiennent également des cellules plus robustes - à la communication cellulaire et des interactions matricielles extracellulaires, qui sont cruciales pour conserver la fonctionnalité du foie - spécifique. Chaque espèce - qu'elle soit humaine, non - primate humain, rongeur ou autre - peut nécessiter des conditions de placage optimisées (telles que des revêtements ou des suppléments médiatiques spécifiques) pour reproduire le mieux les conditions physiologiques.

Hépatocytes de suspension

En revanche,Hépatocytes de suspensionsont cultivés dans un état non adhérent, en maintenant une morphologie ronde tout en restant viable pendant des périodes plus courtes. Les hépatocytes de suspension sont idéaux pour les expériences courtes - à terme, telles que les études initiales de métabolisme du médicament ou les évaluations rapides de la cinétique enzymatique. Étant donné que les cellules ne sont pas limitées par les attachements de la matrice, ils peuvent être rapidement préparés et utilisés pour les tests fonctionnels sans le retard requis pour l'adhésion cellulaire. Les cultures de suspension sont particulièrement utiles lors de la comparaison des différences d'espèces, car elles permettent des tests rapides standardisés à travers les hépatocytes de suspension des humains, des primates non humains, des rongeurs et d'autres espèces.

Stabilité métabolique et hépatotoxicité

Stabilité métaboliqueDans le contexte de la recherche sur les hépatocytes, fait référence à la capacité d'une molécule, souvent un médicament candidate, à résister à la transformation biochimique par les enzymes hépatiques. L'étude de la stabilité métabolique avec des hépatocytes permet aux chercheurs de prédire les produits de la moitié de la vie et du potentiel de ces substances, ce qui est essentiel dans le développement de médicaments. Le profil métabolique d'un composé peut déterminer non seulement son efficacité mais aussi sa sécurité, car les métabolites peuvent parfois présenter des effets toxiques non observés dans le composé parent.

Hépatotoxicité, en revanche, englobe les effets dommageables des substances chimiques sur les cellules hépatiques. L'utilisation d'hépatocytes primaires et cultivés dans des études de toxicité aide à élucider les mécanismes conduisant à des lésions hépatiques. Ceci est crucial car le foie, étant l'organe métabolique central, est très sensible aux insultes toxiques des produits chimiques environnementaux et des agents pharmaceutiques. Des études utilisant ces cellules peuvent détecter les schémas de dommages cellulaires ou de dysfonctionnement, fournissant des informations sur les premiers événements des lésions hépatiques et aidant à prédire les résultats négatifs dans un cadre clinique.

L'induction enzymatique est un autre aspect important lié à la fonction des hépatocytes, se référant au processus par lequel certaines substances augmentent la synthèse des enzymes médicamenteuses. Ce phénomène est particulièrement significatif car il peut entraîner une augmentation du métabolisme des médicaments administrés, réduisant potentiellement leur efficacité ou augmentant la production de métabolites nocifs. La recherche utilisant des hépatocytes plateaux vise souvent à examiner les voies réglementaires qui régissent l'induction enzymatique, faisant ainsi la lumière sur des interactions complexes entre divers xénobiotiques et la capacité métabolique du foie.

Stratégies de livraison et de ciblage de siRNA hépatiques

Les progrès récents de la thérapeutique des interférences de l'ARN (ARNi) ont introduit de nouvelles stratégies pourLivraison ciblée hépatiqueen utilisant de petits ARN interférents (siRNA). Une approche clé consiste à conjuguer les molécules de siRNA avec une N - acétylgalactosamine (GALNAC), qui facilite l'absorption sélective par les hépatocytes via le récepteur de l'asialioglycoprotéine (Asgpr). ASGPR est fortement exprimé à la surface des hépatocytes et joue un rôle central dans l'internalisation endocytaire deGalnac - siRNAconjugués, ce qui en fait une voie vitale pour le foie - Administration spécifique de médicament.

Les études in vitro utilisent courammentTransfection de siRNA d'hépatocytes primairesTechniques pour évaluer l'efficacité et la spécificité deLivraison d'hépatocyte siRNA Galnac. Ces méthodes permettent aux chercheurs d'étudier les effets de knockdown géniques dans un contexte physiologiquement pertinent et d'optimiser les formulations de livraison pour une absorption intracellulaire maximale et une efficacité de silence des gènes.

Dans l'ensemble, la livraison ciblée hépatique de thérapies à l'ARN utilisant des systèmes GALNAC - siRNA médiatisés représente une approche très spécifique et non virale pour traiter les maladies hépatiques génétiques et les troubles métaboliques, renforçant davantage l'utilité des modèles d'hépatocytes primaires dans la recherche translationnelle et le développement de médicaments.

Espèce - Détails hépatocytaires spécifiques

Hépatocytes humains

Hépatocytes humains plateaux sont essentiels pour prédire le métabolisme et la toxicité des médicaments humains, offrant une pertinence fonctionnelle élevée. Leur adhérence sur des plaques spécialisées permet l'étude de l'induction des enzymes métaboliques, du métabolisme de la phase I / II et de l'activité des transporteurs.

Dans un format non adhérent,Suspension hépatocytes humains Répondez rapidement aux xénobiotiques, ce qui les rend idéales pour les évaluations rapides du métabolisme, les études de dédouanement et les tests toxicologiques courts.

Non - hépatocytes de primate humain

La similitude physiologique avec les humains faitHépatocytes de singe cynomolgus platellesetHépatocytes de singe rhésus platelles Précieux pour combler les études précliniques avec des résultats humains. Ils sont utilisés pour évaluer le métabolisme des médicaments, l'induction enzymatique et les espèces - Profils de sécurité spécifiques.

Suspension cynomolgus Hépatocytes de singeetSuspension des hépatocytes de singe rhésus Activer les évaluations rapides et comparatives des fonctions métaboliques et des réponses aiguës, utiles lorsque des données court - des données à terme sont nécessaires avant les études à terme plus longues sur des formats plateaux.

Hépatocytes canins

Utilisé principalement dans la recherche vétérinaire et translationnelle,Hépatocytes de chien plateetHépatocytes de beagle platepablesimitez la physiologie hépatique in vivo pour étudier les lésions hépatiques induites et le métabolisme des produits pharmaceutiques vétérinaires.

Ceux-ci fournissent des études de métabolisme rapides et sont utilisés dans les tests de dépistage précoce - qui bénéficient du renouvellement rapide du modèle de suspension.

Sprague - Dawley Rat Hepatocytes

CesHépatocytes de rat Dawley Prague de plateauxsont isolés de rats Sprague - Dawley et sont cultivés dans un format adhérent ou plateable. Dans la méthode platepable, les cellules se fixent à la boîte de culture, ce qui leur permet de former des interactions intercellulaires stables et de maintenir des fonctions de foie - spécifiques pendant de longues périodes. Ce format est particulièrement adapté pour étudier les processus métaboliques longs à long terme, l'induction enzymatique et les évaluations toxicologiques chroniques à l'aide de cellules hépatiques de rat Sprague - Dawley.

Lorsqu'il est maintenu dans un état non adhérent,Suspension Sprague - Dawley Rat Hepatocytessont utilisés principalement pour les expériences courtes - à terme. Le format de suspension facilite des tests rapides, tels que les études aiguës du métabolisme des médicaments et les évaluations de la cinétique enzymatique, où des réponses fonctionnelles immédiates sont nécessaires. Ce mode est bénéfique lors de la comparaison des réponses métaboliques aiguës entre différentes espèces ou conditions.

ICR / CD - 1 hépatocytes de souris

Isolé des souris ICR / CD - 1, ces souris ICR / CD platepable - 1 hépatocytes de sourisAdhérer au plat de culture, leur permettant de maintenir des fonctions hépatiques clés sur des durées plus longues. Les chercheurs favorisent la méthode platepable pour les hépatocytes de souris ICR / CD - 1 lorsqu'une période de culture étendue stable est nécessaire pour les observations expérimentales.

En revanche, les hépatocytes de souris ICR / CD à suspension sont cultivés sans adhérence, conservant ainsi une morphologie arrondie adaptée aux études courtes - à terme.Suspension ICR / CD - 1 hépatocytes de sourisPermet une évaluation rapide des réponses métaboliques et est particulièrement utile dans les dépistages préliminaires ou lorsque des tests à haut débit sont nécessaires. L'utilisation d'hépatocytes de suspension chez les souris ICR / CD - 1 aide à établir rapidement des profils métaboliques de base et à les comparer à d'autres espèces ou à différentes conditions expérimentales.

Hépatocytes félins

Le format platepable est particulièrement utile pour les études longues à long terme qui nécessitent des fonctions hépatiques soutenues - spécifiques, telles que les évaluations chroniques de la toxicité et les expériences d'induction enzymatique. Dans des études axées sur les maladies hépatiques félines, la drogue - blessure hépatique induite et les troubles métaboliques spécifiques aux chats,Hépatocytes de chat platepablesOffrez un modèle robuste. Leur adhérence améliore également la reproductibilité des paramètres morphologiques et fonctionnels, ce qui en fait un modèle préféré en pharmacologie vétérinaire et recherche d'hépatologie.

Le format de suspension facilite la mesure des réponses cellulaires immédiates aux xénobiotiques, où le manque de fixation minimise le retard en réponse observé dans les cultures à terme plus longues.Hépatocytes de chat suspension sont donc cruciaux pour identifier les changements biochimiques précoces et les effets indésirables potentiels après l'exposition à de nouveaux composés.

Hépatocytes de poulet

En tant que représentants de modèles aviaires,Hépatocytes de poulet plateauxsont utilisés dans des études comparatives pour comprendre les différences évolutives dans les fonctions hépatiques, en particulier dans les évaluations des perturbateurs endocriniens.

Hépatocytes de poulet suspensionPermet des études rapides et aiguës de phase du métabolisme hépatique chez les oiseaux et peut être directement comparée aux homologues des mammifères.

Autres espèces

Pour d'autres espèces, Hépatocytes minipignes platelles, Hépatocytes de MiniPig Suspension, Hépatocytes de lapin blanc de la Nouvelle-Zélande plate, Suspension Hépatocytes de lapin blanc de Nouvelle-Zélande Tous sont également des modèles communs pour prédire et expliquer les interactions médicamenteuses et étudier la cytotoxicité des médicaments.

Conclusion

Les hépatocytes jouent un rôle central dans le maintien de la fonction hépatique par le métabolisme, la détoxification, la production de bile et la synthèse des protéines. L'article souligne les distinctions entre les hépatocytes primaires et leurs formes cultivées - les hépatocytes plastifiables et suspendues - chacun optimisé pour différents objectifs expérimentaux. Les hépatocytes platables, avec leur adhésion et leur viabilité prolongée, sont essentiels pour étudier les effets chroniques, l'induction enzymatique et les processus métaboliques longs, tandis que les hépatocytes de suspension offrent des conditions de test rapides et uniformes pour les tests aigus. De plus, l'analyse s'étend aux espèces - applications spécifiques, reflétant comment divers modèles d'hépatocytes - des systèmes humains aux systèmes animaux - ont aidé dans la prévision du métabolisme des médicaments, l'évaluation de l'hépatotoxicité et la conception de thérapies ciblées telles que les interventions basées sur l'ARN - utilisant la conjugaison Galnac. Cet aperçu complet démontre le rôle intégral des hépatocytes dans la recherche clinique et le développement pharmacologique, fournissant des informations essentielles sur la physiologie hépatique et les mécanismes qui sous-tendent la sécurité et l'efficacité des médicaments.

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