Atslēgvārdi:Organoīds, 3D kultivēšana, 3D sferoīdu kultūra, 3D šūnu kultūra, primārie hepatocīti, primārie cilvēka hepatocīti, primārie pērtiķu hepatocīti, primārie suņu hepatocīti, primārie žurku hepatocīti, primārie peles hepatocīti, īpaši zemas piesaistes kultūras plāksne

IPHASE produkti

Ievads

Organoīdu un 3D šūnu kultūras tehnoloģiju straujā attīstība pārveido preklīniskos pētījumus. Tā kā farmācijas uzņēmumi cenšas prognozētvitro modTurklāt tradicionālā divdimensiju (2D) šūnu kultūra arvien vairāk tiek aizstāta ar fizioloģiski nozīmīgām 3D kultivēšanas sistēmām.

Nozīmīgs pavērsiens tika sasniegts 2025. gada aprīlī, kad ASV FDA paziņoja par plāniem samazināt prasības attiecībā uz izmēģinājumiem ar dzīvniekiem monoklonālo antivielu drošības novērtēšanai, vienlaikus veicot enco.mudinot pieņemt jaunās pieejas metodoloģijas (NAM), tostarp organoīdus un progresīvus cilvēka šūnu modeļus. Šī politikas maiņa uzsver cilvēkiem svarīgo in vitro sistēmu pieaugošo nozīmi zāļu izstrādē.

Starp šīm tehnoloģijām primārā hepatocītu 3D sfēroīdu kultūra ir kļuvusi par vienu no praktiskākajiem un visplašāk izmantotajiem aknu modeļiem. Ļaujot primārajiem hepatocītiem pašiem savākties trīsdimensiju sferoīdos, pētnieki var ilgstoši saglabāt aknu specifiskās funkcijas, vienlaikus iegūstot prognozētākus datus par zāļu metabolismu, hepatotoksicitāti un aknu slimību izpēti.

Kas ir aknu organoīdi un hepatocītu sferoīdi?

Organoīdi ir trīsdimensiju daudzšūnu struktūras, kas iegūtas no cilmes šūnām, kas apkopo galvenās vietējo orgānu arhitektūras un funkcionālās īpašības. Aknu organoīdi ir parādījuši milzīgu potenciālu reģeneratīvajā medicīnā, slimību modelēšanā un personalizētā terapijā.

Salīdzinot ar cilmes šūnu atvasinātajiem organoīdiem, primārie hepatocītu sferoīdi ir vienkāršāka un ļoti reproducējama 3D sferoīdu kultūras forma. Tā vietā, lai pieprasītu sarežģītas ekstracelulāras matricas vai diferenciācijas protokolus, svaigi izolēti primārie hepatocīti spontāni agregējas īpaši zemas piesaistes apstākļos, veidojot kompaktus daudzšūnu sferoīdus, vienlaikus saglabājot būtiskus aknu fenotipus.

Šī vienkāršā pieeja ir padarījusi hepatocītu sferoīdus par vienu no visplašāk izmantotajiem aknu modeļiem farmācijas pētījumos.

Kāpēc 3D kultūra pārspēj parasto 2D kultūru?

Primārie hepatocīti ātri zaudē savu diferencēto fenotipu, ja tos audzē kā parastos monoslāņus. Dažu dienu laikā krasi samazinās daudzas aknu specifiskās funkcijas, tostarp: citohroma P450 enzīmu aktivitāte, albumīna sekrēcija, žultsskābes metabolisms, zāļu transportētāja ekspresija, šūnu polaritāte. Šie ierobežojumi samazina tradicionālo 2D kultūru paredzamo vērtību ilgtermiņa toksicitātes pētījumiem.

Turpretim 3D sferoīdu kultūra atjauno kritisko šūnu un šūnu mijiedarbību un mikrovides arhitektūru, kas atrodama dabiskajos aknu audos. Iegūtajiem sferoīdiem ir uzlabota fizioloģiskā nozīme, pateicoties uzlabotai šūnu komunikācijai, skābekļa gradientiem, barības vielu difūzijai un aknu polarizācijas uzturēšanai.

Līdz ar to primārie hepatocītu sferoīdi saglabā stabilas aknu funkcijas nedēļas, nevis dienas, padarot tos īpaši vērtīgus hroniskas zāļu iedarbības pētījumos.

Primārās hepatocītu 3D sferoīdu kultūras priekšrocības

1. Ilgtermiņa funkcionālā stabilitāte

3D primārās hepatocītu sferoīdu kultūras galvenā priekšrocība ir aknu specifisko funkciju ilgtermiņa saglabāšana. Veicinot plašu šūnu - šūnu mijiedarbību un atjaunojot fizioloģiski nozīmīgāku mikrovidi, sferoīdi saglabā kritiskās aknu īpašības, kuras tiek ātri zaudētas parastajās 2D kultūrās. Optimizētos apstākļos primārie hepatocītu sferoīdi uztur stabilu albumīna ražošanu, CYP450 enzīmu aktivitāti, I un II fāzes metabolismu un zāļu transportiera ekspresiju vairāk nekā 21 dienu. Šis pagarinātais funkcionālais mūža ilgums ļauj prognozēt in vitro modeļus zāļu metabolismam, hepatotoksicitātes novērtēšanai un hronisku aknu slimību izpētei.

2. Uzlabota fizioloģiskā nozīme

Viena no galvenajām 3D hepatocītu sferoīdu kultūras priekšrocībām ir tās spēja atjaunot dabiskās aknu mikrovides galvenās iezīmes. Plašās šūnu un šūnu mijiedarbības un audu trīsdimensiju arhitektūras veidošanās sferoīdi izveido fizioloģiski nozīmīgus skābekļa un barības vielu gradientus, vienlaikus saglabājot aknu polaritāti un šūnu funkciju. Rezultātā primārajiem hepatocītiem ir vielmaiņas aktivitātes, kas vairāk līdzinās in vivo novērotajām, tādējādi uzlabojot zāļu metabolisma, aknu funkcijas un zāļu izraisītu aknu bojājumu (DILI) prognozēšanu, salīdzinot ar parastajām 2D vienslāņu kultūrām.

3. Lietojumprogrammas zāļu atklāšanā un aknu izpētē

Primāro hepatocītu sferoīdu uzlabotā fizioloģiskā nozīme un ilgtermiņa funkcionālā stabilitāte ir padarījusi tos par vērtīgiem instrumentiem plašā biomedicīnas pētījumu lietojumu klāstā. Tos plaši izmanto zāļu metabolisma un farmakokinētikas pētījumos, hepatotoksicitātes novērtēšanā, DILI prognozēšanā, CYP indukcijas un inhibīcijas testos un vielmaiņas stabilitātes testos. Turklāt hepatocītu sferoīdi nodrošina stabilus in vitro modeļus aknu slimību, tostarp bezalkoholiskā steatohepatīta (NASH), aknu fibrozes un vīrusu hepatīta, izpētei. To spēja labāk apkopot vietējo aknu fizioloģiju padara tos ļoti piemērotus precīzai medicīnai, reģeneratīvajai medicīnai un citiem progresīviem translācijas pētījumiem.

Uzticamu 3D hepatocītu sferoīdu veidošana

Veiksmīga 3D sferoīdu kultūra ir atkarīga no trim būtiskiem komponentiem:

1. Augstas kvalitātes primārie hepatocīti

Šūnu kvalitāte tieši nosaka sferoīdu morfoloģiju, dzīvotspēju un ilgtermiņa darbību.

IPHASE nodrošina augstas dzīvotspējas kriokonservētus primāros hepatocītus no vairākām sugām, tostarp:

• Primārie cilvēka hepatocīti
• Primārie pērtiķu hepatocīti
• Primārie suņu hepatocīti
• Primārie žurku hepatocīti
• Primārie peles hepatocīti

Visiem hepatocītiem tiek veikta stingra kvalitātes kontrole, lai nodrošinātu augstu dzīvotspēju, konsekventu veiktspēju un reproducējamību no partijas uz partiju.

2. Optimizēta 3D kultūras barotne

Specializētās barotnes ir būtiskas gan sferoīdu veidošanai, gan ilgstošai uzturēšanai.

IPHASE darbplūsma ietver:

• Hepatocītu atkausēšanas vide
• Hepatocītu 3D sfēroīdu veidošanās vide
• Hepatocītu 3D sferoīda uzturēšanas līdzeklis

Šīs barotnes atbalsta efektīvu agregāciju, vienlaikus saglabājot aknu darbību ilgstošā kultivēšanas periodā.

3. Ultra-Low Attachment kultivēšanas plāksnes

Uzticamai sferoīdu veidošanai nepieciešami kultivēšanas trauki, kas novērš šūnu adhēziju.

IPHASE Ultra-Low Attachment kultivēšanas plāksnes ļauj hepatocītiem patstāvīgi savākties vienotos sferoīdos, neprasot ārpusšūnu matricas pārklājumus, nodrošinot izcilu konsistenci ikdienas laboratorijas darbplūsmām.

Eksperimentālā validācija

Izmantojot cynomolgus pērtiķu primāros hepatocītus, IPHASE septiņu dienu laikā veiksmīgi izveidoja stabilus 3D aknu sferoīdus, izmantojot savu optimizēto kultūras sistēmu(1. un 2. attēls).

1. attēls. Reprezentatīvi 3D sferoīdi, kas ģenerēti no IPHASE primārajiem Cynomolgus pērtiķu hepatocītiem (partija K0125E069).

2. attēls. Reprezentatīvi 3D sferoīdi, kas ģenerēti no IPHASE primārajiem Cynomolgus pērtiķu hepatocītiem (partija K0124E022).

Lai vēl vairāk apstiprinātu IPHASE 3D primārās hepatocītu sferoīdu kultūras sistēmas veiktspēju, primārie hepatocīti no vairākām sugām tika kultivēti, izmantojot to pašu standartizēto darbplūsmu, tostarp cynomolgus pērtiķi (K0125E086 partija), bīglu suni (B0125H018 partija) un Sprague-Dawley žurku hepatocytes hepatocytes. Albumīna sekrēcija kultūras supernatantā tika mērīta pēc 7 dienu ilgas sferoīdu kultūras kā funkcionāls aknu aktivitātes indikators (1. attēls). Visas trīs sugas veiksmīgi izveidoja stabilus sferoīdus un uzturēja nosakāmu albumīna ražošanu, demonstrējot IPHASE 3D kultūras platformas robustumu un reproducējamību dažādos dzīvnieku modeļos.

Lai novērtētu sferoīdu ilgtermiņa funkcionālo stabilitāti, cynomolgus pērtiķu hepatocīti (partija K0124E022) tika kultivēti līdz 21 dienai. Albumīna sekrēcija tika novērtēta vairākos laika punktos visā kultivēšanas periodā (2. attēls). Ilgstoša albumīna ražošana ilgstošas ​​​​kultūras laikā norāda, ka IPHASE 3D sferoīdu sistēma efektīvi saglabā aknu specifiskās funkcijas, atbalstot tās pielietojumu hroniskas toksicitātes pētījumos, zāļu metabolismā un ilgtermiņa aknu slimību modelēšanā.

1. attēls. Albumīna sekrēcija ar 3D sferoīdiem, kas iegūti no dažādu sugu primārajiem hepatocītiem pēc 7 dienu kultivēšanas.
2. attēls. Albumīna sekrēcija ar cynomolgus pērtiķu primāro hepatocītu sferoīdiem, kas kultivēti 7 un 21 dienu.
IPHASE pilnīgs risinājums 3D aknu modeļiem

Lai atbalstītu pieaugošo pieprasījumu pēc uzlabotas 3D šūnu kultūras un organoīdu izpētes, IPHASE nodrošina integrētu hepatocītu sferoīdu kultūras darbplūsmu, tostarp:

• Kriokonservēti primārie cilvēka hepatocīti
• Primārie pērtiķu hepatocīti
• Primārie suņu hepatocīti
• Primārie žurku hepatocīti
• Primārie peles hepatocīti
• Hepatocītu atkausēšanas vide
• Hepatocītu 3D sfēroīdu veidošanās vide
• Hepatocītu 3D sferoīda uzturēšanas līdzeklis
• Ultra-Low Attachment kultivēšanas plāksnes

Šie produkti ļauj pētniekiem izveidot stabilus un reproducējamus aknu sferoīdu modeļus zāļu atklāšanai, toksikoloģijai, slimību modelēšanai un translācijas pētījumiem.

Secinājums

Tā kā regulatīvās aģentūras arvien vairāk veicina cilvēkiem atbilstošas ​​​​testēšanas stratēģijas, 3D primārā hepatocītu sferoīdu kultūra kļūst par neaizstājamu platformu mūsdienu aknu pētījumiem.

Saglabājot aknu fenotipu, uzlabojot fizioloģisko nozīmi un atbalstot ilgtermiņa funkcionālos pētījumus, primārie hepatocītu sferoīdi mazina plaisu starp parasto šūnu kultūru un in vivo bioloģiju.

Izmantojot augstas kvalitātes primāros hepatocītus, optimizētu barotni un specializētas Ultra-Low Attachment kultūras plāksnes, IPHASE piedāvā pētniekiem pilnīgu risinājumu reproducējamu, augstas veiktspējas 3D aknu modeļu izveidei, kas paātrina zāļu atklāšanu un biomedicīnas izpēti.