Hepatosit Utama: Alat penting kanggo maju non - klinis ing vitro riset narkoba

Hepatosit Utama: Alat penting kanggo maju non - klinis ing vitro riset narkoba

Atine, minangka organ utama kanggo cahya obat, main peran penting ing proses metabolisme narkoba lan keracunan. Hepatosit utama duwe spektrum ciri mRNA lan tingkat fisiologis enzim lan kofactors, kalebu membran endophrom kayata cytochrasia P450, nyakup kabeh pathokan sitosolik sing ditemokake ing ati. Kanggo alasan iki, hepatosit utami dianggep minangka standar emas kanggo mbangun model vitro ati lan disenengi para peneliti ing interaksi obat, metabolisme obat, lan pasinaon racun. Artikel iki nyedhiyakake ringkesan model budaya 2D lan 3D adhedhasar hepatosit utama lan aplikasi ing pangembangan obat.

Kata kunci: hepatosit utama, penanaman 2D, penanaman 3D, organoid, Co - budaya.

1. 1. Pengisolasi hepatosit utama

Pengembangan hepatosit utama yaiku langkah kritis kanggo netepake model vitro ati, kanthi loro - Langkah kanthi cara perfusi kanthi kolagen sing paling umum digunakake. Ing kewan sing luwih cilik, perfusi ati bisa ditindakake liwat vena portal utawa vena cava sing luwih gedhe, dene kewan sing luwih gedhe biasane mbutuhake wangi liwat lobus utawa segmen ati. Saperangan faktor kunci mempengaruhi pamisahan sukses Hepatosit sing sukses: Pisanan, Collagenase kudu ora - sitotoksik. Kapindho, wektu pencernaan yaiku penting-Loro-lorone ing ngisor iki - Pencernaan lan Donya - Pencernaan bisa kompromi ngasilake hepatocyte lan panguripan. Katelu, kahanan ati kudu optimal, amarga hepatocytes sensitif banget kanggo karusakan iskemik. Atine sing digunakake kanggo persiapan hepatocyte kudu digawe adhem kanthi cepet kanggo nyuda tarif metabolik lan nyegah hypoxia metabolik lan iskemia sabanjure.

Standar kanggo hepatosit utama sing digunakake ing riset narkoba yaiku:

1. 2. Budaya Hepatocyte 2D utami

Model hepatocyte penundaan

Isine obat lengkap - enzim metabolizing lan kofactors, cocog kanggo sinau macem-macem dalan metabolis. Nanging, panguripan hepatosyit penundaan lan kegiatan obat metabolizing mboko sithik minangka wektu inkubasi kanthi murah, mbatesi wektu inkubasi nganti maksimal 4 jam. Model iki biasane digunakake kanggo ngira clearance obat kanthi tarif kanthi moderat nganti dhuwur. Nalika tingkat reresik kurang saka 20%, nilai clearance sing akurat ora bisa ditemtokake. Hepatocyte tradisional - Adhedhasar model metabolisme vitro ora cukup kanggo ngasilake reaksi metabolis sing bisa dideteksi kanggo alon - senyawa metabolisme, kanthi mbatesi kemampuan kanggo prédhiksi tarif clearunds lan produk metabolik saka senyawa kasebut. Cara relay hepatocyte penundaan (Gambar 1) bisa digunakake kanggo ngluwihi wektu inkubasi nganti 20 jam utawa luwih suwe.

Aplikasi:Aktivitas enzim lan stabilitas metabolisme kanggo obat molekul cilik.

Gambar 1. Penundaan Hepatocyte relay proses transfer cara

Sumber: pembuangan obat metab, 201240 (9): 1860-1865

Model hepatosit sing tainable

Hepatosit utama dibudusaké ing sistem 2D ing kolagen - piring budaya sing dilapisi. Hepatosit kasebut nuduhake morfologi epitelium, kanthi nuklir protruding, asring nyedhiyakake ing bentuk binucleated. Dromback saka budaya monolayer tunggal sing kalebu: 1. Percaikan saka polaritas sel lan fungsi.2. Kurang saka jinis sel liyane sing relevan (i.e., sel parenchymal) sing dibutuhake kanggo fungsi normal.3. Kasekengan kanggo nutrisi lan faktor praktik sing nyengkuyung hepatosit ing nindakake fungsi (kayata bile asam lan biosintesis protein serum).

Aplikasi:

1). Evaluasi obat - interaksi obat:Iki kalebu induksi inzim, pencegahan enzim, lan pasinaon transporter. Kaping pisanan, nalika obat tumindak minangka inducer, bisa nyebabake ekspresi obat - enzim metabolisasi lan transporter. Induceer sing kuwat bisa nggabungake pirang-pirang gen bebarengan, kayata induksi fenobarbital saka Cyp2B6, Cyp3a4, CYP2C9, UGT, lan pirang-pirang protein transportasi kaya Mrp2. Kapindho, ana spesies - prabédan khusus kanggo kepiye hepatocytes nanggapi insucer. Contone, Rifampicin minangka inducer sing efektif kanggo hepatosit manungsa lan terwelu, nanging ora duwe pengaruh induksi ing hepatosit tikus. Pungkasane, Kapadhetan Plating Hepatosit Plateocytes bisa nyebabake ekspresi basal saka P450s lan artifisial nambah tanggapan induksi. Kaya sing ditampilake ing Gambar 3, hepatosit ing Kapadhetan Plating Suda nuduhake kegiatan basal paling murah ing CYP1A2, CYP2B6, lan CYP3A4, nanging tanggapan induksi sing luwih kuat. Mula, hepatosit sehat ing kapadhetan plating sing cocog kanggo entuk data sing gegandhengan karo fisiologis.

Gambar 2. Hubungane antarane Kapadhetan Plating Hepatosit Manungsa Lan Injil Enzim

Sumber: Technologies Discovery Drub Dewan Saiki 2010, 7: 188 - 198

2). Penilai hepatotoxicity: Ngramut owah-owahan morfologis ing mikroskop sing entheng, kayata morfologi sel, vaker lan lipid umpregasi, lan lampiran sel / detacement. Deteksi nekrosis hepatire (kaya sing dituduhake dening aspartransferase aspartate, lactate dehidrogenase, lan alanine aminotransferase) lan apoptosis (fragmentasi DNA). Kanggo Cytokine - sitotoksitas sing marah, budaya monolayer tunggal Hepatosit ora bisa prédhiksi tuntunan beracun amarga sel-sel sing ora diluncurake, kayata sel kupuh, lan sel endotherioidal.

3). "Cara relay" kanggo sinau reresik senyawa metabolisasi sing alon lan metabolit: Aktivitas obat - Enzim Metabolizing ing hepatosyte sing platel wiwit suda sawise 24 jam plating. Sawise incubasi hepatosit sing nembe plancar karo serum - gratis medium sing ngemot senyawa kapentingan sajrone 24 jam, medium diklumpukake, banjur pindhah menyang hepatosit sing anyar kanggo sinau luwih (Gambar 3).

Gambar 3. Proses transfer cara hepatire relay

Sumber: huruf metabolisme obat, 2016, 10: 3 - 15

3). Evaluasi uptake, endokosis mRNA, endokosis, uwal pungkasan, lan efek silecing ing target Hepatyte - target obat-obatan asam cilik cilik.

Model Budidaya Sandwich

Ing vitro, hepatosit bisa dikembangake ing antarane rong lapisan kolagen utawa matrigel kanggo ngrampungake konstruksi ing struktur vivo, sing dikenal minangka tanduran roti lapis. Hepatosit sing budayaan ing antarane rong lapisan gel - kolagen struktur (struktur roti lapis) bisa nambah morfologi lan panguripan sel, lan njaga fungsine kanggo wektu sing luwih suwe. Salajengipun, Hepatosit ing budaya sandwich bisa mulihake polaritas, ngidini lokalisasi transporter basolateral sing tepat, uga pambentukan jaringan empan empan fungsional (Gambar 4).

Gambar 4. Ekspresi Polarized saka Pengangkutan Sandwich Hipatocyte Manungsa

Sumber: Technologies Discovery Drub Dewan Saiki 2010, 7, 188 - 198

Aplikasi:

1. 1). Ngira-ngira ekskresi senyawa sing empuk.
2. 2). Ngevaluasi distribusi hepatic lan empedu senyawa endogenous lan eksogen lan eksperilit.
3. 3). Ngira pemanasan medhot kanthi metabolisme lan pengangkutan, lan mbangun fisiologi - basis model farmakokinetik adhedhasar model farmakokinetik.
4. 4). Sinau hepatotoxicity lan nyedhiyakake mekanisme kanggo obat klinis - kena pengaruh tatu ati. Data terintegrasi menyang sistem farmakologi sistem kanggo prédhiksi obat potensial - didorong cedera ati ing manungsa.
5.  
   1. 3. Budaya 3D Hepatocyte Utama

6. Ing sistem budaya 3D, hepatosit berbuduk ing telu - Dimensional matriks, sing luwih niru sing luwih enom ing arsitektur vivo ati dibandhingake karo budaya monolayer 2. Sistem ningkatake sel - sel lan sel - interaksi matriks, sing bisa mulihake fungsi fisiologis ati, kalebu metabolisme obat, sekresi protein, lan tatanan empan. Budaya Hepatocyte 3D utama bisa digunakake kanggo sinau ati - fungsi khusus ing Vivo - kaya lingkungan kanggo ujian tacuan obat, lan model model.

   Model spheroid

Liwat teknik kayata budaya lampiran rendah, budaya gunting, lan budaya sel magnet (hepatosit utami kanthi diameter spheroidal nganti 150 - 175 μm tanpa ngandelake matriks njaba. Siji keuntungan budaya spheroid yaiku saben spheid mbutuhake 1,330 - 2,000 sel, signifikan nyuda jumlah sel dibandhingake karo teknik budaya 3D liyane. Panaliten pungkasan wis nuduhake manawa budaya spatoider hepatocye, nganti 5 minggu, kanthi kegiatan enzim cyp isih ora bisa diabrepake ing dina 8 lan metabolisme, distribusi luwih becik dijaga 14 dina ing budaya spheroid. Nanging, ati kasebut luwih kompleks tinimbang agrégat sel. Sisih basolateral hepatosit interaksi karo getih, nalika empedu mili saka sisih apical, sing minangka fitur utama saka struktur lobule kompleks, lan iki durung bisa ditiru ing model spheroid.

Aplikasi:

1. 1). Sinau babagan reresik senyawa metabolizing alon lan metabolit.
2. 2). Riset hepatotoxicity.
3. 3). Evaluasi kanggo uptake mRNA, EndOcytosis, uwal pungkasan, lan efek silecing ing target gen saka hepatocyte - target obat-obatan asam nukleat cilik.

Gambar 5. Metode Budaya Spheroid

Model Modern Organoids

Definisi konsensus saka organoid yaiku: Struktur 3D sing asale saka sel stem, sel sing beda, bisa ngasilake ing jaringan asli lan sel sing bisa ditindakake kanthi nggunakake sel - Liver Organoid wis diidentifikasi minangka model paling maju kanggo riset biologi ati manungsa manungsa.

Sumber Cell kanggo Konstruksi Organisasi Organisasi:

① sel stem pluripotent (psc):

Sel stem embrio (ESCS) lan sel stem pluriipotent sing diduweni (ipscs) duwe plotosikotos, plastik plastipency dhuwur, lan kapasitas proliferatif tanpa watesan. Ing pengaruh faktor tandha khusus, dheweke beda karo hepatocyte - kaya sel karo kegiatan lan fungsi. Nanging, Organoids Hati sing asale saka PSCS bisa ngalami owah-owahan epigenetis lan genetik, nampilake owah-owahan kromosomloidy owah-owahan sajrone amplification.

Aplikasi:

1. 1). Model penyakit genetik
2. 2). Model penyakit penerapan infèksius
3. 3). Tes cytotoxicity narkoba

Tissue ② Hati Liveras - Sel-sel sing asale: Iki kalebu cholahanioction lan hepatosit. Hepatosit diwasa nahan potensial sel lan kemampuan proliferatif ing lingkungan tartamtu. Dibandhingake karo PSC - Organoid, organoid sing asale saka jaringan utami luwih diwasa, kanthi genom sing luwih diwasa, lan njaga stabilitas fenotipik lan genetik sajrone budaya budaya. Nanging, kapasitas proliferatif istilah sing dawa - saka organoid hepatocyte manungsa diwasa diwatesi dibandhingake karo hepatosit manungsa janin utawa hepatosit utama mouse diwasa. Buduh organoid hepatocyte diwasa tetep tantangan.

Cara budaya (Gambar 6): Tissue Hati dicerna ing sel siji, lan campuran matragan lan sel seeded ing 24 - piring kanthi bentuk kubah - berbentuk. Incubate ing incubator budaya sel (37 ° C) sajrone 15 menit. Sawise solidifikasi, tambahake medium budaya spesifik. Wacana sawise udakara 14 dina. Ganti medium asli kanthi medium bedane sawise 7 - 10 dina.

Aplikasi:

1. 1). Model hepatotoxicity
2. 2). Ing keterangan metabolisme vitro pasinaon
3. 3). Penyakit ati lemak non - alkohol
4. 4). Pengembangan narkoba kanggo penyakit ati sing entheng lan mbebayani

Tokoh 6. Budaya lan proses proses jaringan - asal paraga

Sumber: sel & biososial (2023) 13: 197

Perbandingan budaya spheroid lan budaya organoid

4. Utama Hepatocyte Co - Model Budaya

1. 1. 2D Hepatocyte Co - Model Budaya
      

      Ing hepatocystee Co - Model Budaya, loro utawa luwih jinis sel beda dicampur lan berbudaya ing loro - Dimensi lingkungan. Fitur utama model iki yaiku interaksi langsung ing antarane jinis sel sing beda-beda, interaksi ing antarane sel lan matriks ekstraselular, utawa transmisi sinyal liwat sytokin lan komunikasi sing ora langsung liwat komunikasi kimia. Fungsi hepatocyte utama, kayata produksi albumin lan kemampuan metabolisme obat, bisa dijaga nganti telung minggu.

      Aplikasi:

      1. 1). Hepatosit utama Co - budaya kanthi fibroblase: Model iki digunakake kanggo sinau tingkat reresikan alon - senyawa metabolid lan metabolit.
      2. 2). Hepatocytes Co - budaya kanthi sel-sel non - parenchymal (e.g., sel endothelidal sacara): amarga mbantu neliti narkoba sacara ati (Dili), amarga neliti tundhuk ati sing didukani sawise narkoba.
      3. 3). Hepatosit utama Co - budaya kanthi sel T: Model iki digunakake kanggo ndeteksi metabolisme obat ati - respon sel khusus.
      4. 4). Iphase's Hepatomax ™Co - Sistem Budaya: Iphase wis ngembangake sistem budaya kanthi hepatosit utama saka macem-macem spesies, sing dikenal minangka hepatomax™Waca rangkeng-. Dening co - budaya hepatosit utama manungsa kanthi sel stromall, bisa kanggo njaga obat sing apik - kegiatan enzim metabolizing ing hepatosit manungsa nganti 3 minggu. Sistem iki cocog kanggo sinau alon - tarif ngeculake metabolizing lan metabolit.

      Co - Model Budaya nyedhiyakake platform sing relevan karo penilaian metabolisme obat, keracunan, lan ati - Proses penyakit sing gegandhengan karo macem-macem jinis sel lan penyakit.
      
      

      3D Hepatocyte Co - Model Budaya

      Direct 3D Co - Budaya: Model iki kalebu nyampur loro utawa luwih macem-macem jinis ati (E.G., Hepatotosit utami, sel endothelidal) kanggo nglumpukake spheroids, fibrin, almrogels. Direct 3D CO - Budaya ngidini jarak cedhak antarane sel-sel jiwa sing beda-beda liwat Mekanisme, kanthi menehi komunikasi kanthi larut, lan komunikasi kanggo komunikasi ing antarane hepatosit.

      Aplikasi:

      1. 1). Model fibrosis ati: Digunakake kanggo sinau mekanisme lan kemajuan fibrosis ati.
      2. 2). Obat - Model Cedera ati (Dili) sing didorong: mbantu simulasi lan netepke kerusakan ati sing disebabake obat-obatan.
      3. 3). Interaksi narkoba, metabolisme obat, lan invasi enzim: ngevaluasi macem-macem obatan sing sesambungan, kepiye cara metabolisme, lan kepiye nyurung enzim ati.

      Ora langsung 3D Co - Budaya: Cara iki nggunakake sistem pemisahan fisik (E.g., transwell utawa bahan liyane) nganti sel loro utawa luwih saka sel endotholial (kayata sel-sel utama) ing lingkungan: Kanggo - kontak Cell dicegah. Komunikasi ing antarane sel ana liwat sytokin larut.

      Aplikasi:
      Digunakake kanggo sinau non - komunikasi kontak antarane sel-sel ati ing awak.

      
      Ringkesan, IPPA, minangka pimpinan ing riset biologis vitro, menehi solusi sing komprehensif kanggo tes obat klinis. Saka pamisahan lan budaya hepatosit utama saka macem-macem spesies kanggo nggunakake produk sing ndhukung kanggo aplikasi budaya utawa Iphase sing darmabakti kanggo nawarake panemuan lan pangembangan obat. Kita minangka mitra sing dipercaya kanggo para klien ing industri farmasi, sing setya nyedhiyakake nglereni - Solusi pinggiran kanggo non - riset klinis.