Hepatociti v presnovi zdravil in dostavi zdravil siRNA: vrednotenje modelnih sistemov med vrstami

Ključne besede: hepatociti, primarni hepatociti, hepatociti, ki jih je mogoče ploščati, hepatociti v suspenziji, presnovna stabilnost hepatocitov, hepatotoksičnost, indukcija encima CYP450, primarni človeški hepatociti (PHH), primarni hepatociti opice Cynomolgus (PCH), živalski hepatociti, človeški hepatociti, ki jih je mogoče ploščati Hepatociti， hepatociti opice Cynomolgus, ki jih je mogoče nanesti, hepatociti opice Rhesus, hepatociti psov, ki jih je mogoče nanesti, hepatociti Beagle, ki jih je mogoče nanesti, hepatociti Sprague-Dawley podgane, ki jih je mogoče nanesti, hepatociti miši ICR/CD-1, ki jih je mogoče nanesti, hepatociti miši C57BL/6, ki jih je mogoče nanesti, Zlati hepatociti sirskega hrčka, hepatociti sirskega hrčka, hepatociti mačk, hepatociti mini prašičev, hepatociti novozelandskega belega kunca, hepatociti piščanca, človeški hepatociti v suspenziji, hepatociti opice Cynomolgus v suspenziji, hepatociti opice Rhesus v obliki suspenzije, pes v suspenziji Hepatociti, suspenzija Beagle hepatociti Hepatociti, suspenzija Sprague-Dawley podganji hepatociti, suspenzija Wistar podganji hepatociti, suspenzija Wistar Han podganji hepatociti, suspenzija ICR/CD-1 mišji hepatociti, suspenzija C57BL/6 mišji hepatociti, suspenzija hepatociti zlatega sirskega hrčka, Suspenzija mačjih hepatocitov, suspenzija hepatocitov minipiga, suspenzija hepatocitov novozelandskega belega zajca, suspenzija piščančjih hepatocitov，ASGPR, GalNAC-siRNA, primarna transfekcija siRNA hepatocitov siRNA Galnac Dostava hepatocitov，Jetrna ciljna dostava.

Opomba: Suspenzijske hepatocite je treba uporabiti z medijem za odmrzovanje in inkubacijskim medijem; Hepatocite, ki jih je mogoče ploščati, je treba uporabiti z medijem za odmrzovanje, Medij za plošče, medij za vzdrževanje in plošča, prevlečena s kolagenom. Za indukcijo CYP je potreben tudi komplet za testiranje indukcije mRNA.

Hepatociti

Hepatocitiso primarne funkcionalne celice jeter, ki igrajo osrednjo vlogo pri presnovi, razstrupljanju, proizvodnji žolča in sintezi beljakovin. Tvorijo strukturno in biokemično osnovo delovanja jeter, delujejo kot glavni posredniki pri pretvorbi različnih endogenih in eksogenih spojin v manj škodljive snovi ter olajšajo presnovo zdravil in toksinov. Zaradi te intrinzične sposobnosti hepatocitov za predelavo kemikalij so postali nepogrešljivi v kliničnih in raziskovalnih okoljih, zlasti pri raziskovanju poti, vključenih v presnovo zdravil in toksičnost za jetra.

Primarni hepatociti

Primarni hepatociti se nanašajo na tiste celice, ki so bile sveže izolirane iz jetrnega tkiva – bodisi človeškega bodisi živalskega – brez dolgotrajnega razmnoževanja in vitro. Ker te celice ohranijo velik del encimske aktivnosti in fizioloških funkcij, ki so značilne za jetra, se pogosto štejejo za zlati standard v študijah, ki preučujejo aktivnosti, specifične za jetra. Njihova uporaba v raziskavah je ključnega pomena za razumevanje presnovne stabilnosti in intrinzične zmožnosti zdravil, da se bodisi podvržejo transformaciji ali obstanejo v svoji prvotni obliki, ko so enkrat vnesena v biološki sistem.

Hepatociti, ki jih je mogoče ploščati, in hepatociti v suspenziji

Znotraj eksperimentalnih okvirov lahko hepatocite nadalje kategoriziramo glede na njihove pogoje gojenja. Hepatociti, ki jih je mogoče ploščati, so tisti, ki so pritrjeni na substrat kulture, kar omogoča stabilno pritrditev in morfologijo, ki zelo posnema okolje in vivo. Ta pritrditev ne le podpira polarizirano strukturo teh celic, ampak tudi vzdržuje dolgoročne študije biokemičnih poti, kot je npr.indukcija encima CYP450. Nasprotno pa se suspenzijski hepatociti vzdržujejo v neadherentnem stanju, ki se običajno uporablja v kratkoročnih testih, kjer so potrebne spremembe v celičnem okolju in hitre presnovne ocene. Suspenzijske kulture omogočajo bolj enakomerno izpostavljenost celic testnim spojinam, zaradi česar so idealne za hitre ocene presnovne stabilnosti in akutnih hepatotoksičnih odzivov.

Hepatociti, ki jih je mogoče ploščati

Hepatociti, ki jih je mogoče ploščatiso izolirane jetrne celice, ki se gojijo na obloženih ali specializiranih posodah za kulturo. Ta pritrditev omogoča celicam, da se razširijo, polarizirajo in vzpostavijo medcelične stike, pri čemer ohranijo številne funkcije, podobne in vivo, več dni ali celo tednov. Ker so te celice adherentne, jih je mogoče uporabiti za spremljanje kroničnih odzivov, indukcije encima CYP450 skozi čas in večdnevne teste toksičnosti. Hepatociti, ki jih je mogoče ploščati, vzdržujejo tudi bolj robustno komunikacijo med celicami in interakcije zunajceličnega matriksa, ki so ključne za ohranjanje specifične funkcionalnosti jeter. Vsaka vrsta – bodisi človek, nečloveški primat, glodalec ali druga – lahko zahteva optimizirane pogoje nanosa (kot so posebni premazi ali dodatki medijem) za najboljšo ponovitev fizioloških pogojev.

Suspenzija hepatocitov

V nasprotju s temSuspenzija hepatocitovse gojijo v nesprijetem stanju, ohranjajo okroglo morfologijo, medtem ko ostanejo sposobni preživeti krajša obdobja. Suspenzijski hepatociti so idealni za kratkoročne poskuse, kot so začetne študije presnove zdravil ali hitre ocene encimske kinetike. Ker celice niso omejene z matričnimi pritrditvami, jih je mogoče hitro pripraviti in uporabiti za funkcionalne teste brez zamude, ki je potrebna za oprijem celic. Suspenzijske kulture so še posebej uporabne pri primerjavi razlik med vrstami, saj omogočajo standardizirane hitre teste suspenzijskih hepatocitov ljudi, primatov razen človeka, glodalcev in drugih vrst.

Metabolična stabilnost in hepatotoksičnost

Presnovna stabilnostv kontekstu raziskav hepatocitov se nanaša na sposobnost molekule, pogosto kandidata za zdravilo, da se upre biokemični transformaciji z jetrnimi encimi. Raziskovanje presnovne stabilnosti s hepatociti omogoča raziskovalcem, da napovejo razpolovno dobo in morebitne razgradne produkte teh snovi, kar je ključnega pomena pri razvoju zdravil. Presnovni profil spojine lahko določi ne le njeno učinkovitost, ampak tudi njeno varnost, saj lahko metaboliti včasih kažejo toksične učinke, ki jih matična spojina ne opazi.

Hepatotoksičnost, na drugi strani pa obsega škodljive učinke kemičnih snovi na jetrne celice. Uporaba primarnih in gojenih hepatocitov v študijah toksičnosti pomaga pri razjasnitvi mehanizmov, ki vodijo do poškodbe jeter. To je ključnega pomena, ker so jetra, ki so osrednji presnovni organ, zelo dovzetna za toksične vplive kemikalij iz okolja in farmacevtskih učinkovin. Študije, ki uporabljajo te celice, lahko odkrijejo vzorce celične poškodbe ali disfunkcije, s čimer zagotovijo vpogled v zgodnje dogodke poškodbe jeter in pomagajo napovedati škodljive izide v kliničnem okolju.

Indukcija encimov je še en pomemben vidik, povezan s funkcijo hepatocitov, ki se nanaša na proces, s katerim nekatere snovi povečajo sintezo encimov za presnovo zdravil. Ta pojav je še posebej pomemben, saj lahko povzroči povečano presnovo sočasno uporabljenih zdravil, kar lahko zmanjša njihovo učinkovitost ali poveča nastajanje škodljivih metabolitov. Raziskave z uporabo hepatocitov, ki jih je mogoče ploščati, so pogosto namenjene preučevanju regulativnih poti, ki uravnavajo indukcijo encimov, s čimer osvetljujejo kompleksne interakcije med različnimi ksenobiotiki in presnovno zmogljivostjo jeter.

Strategije dostave in ciljanja jetrne siRNA

Nedavni napredek v terapevtiki interference RNA (RNAi) je uvedel nove strategije zadostava, usmerjena v jetraz uporabo majhnih motečih RNA (siRNA). Ključni pristop vključuje konjugacijo molekul siRNA z N-acetilgalaktozaminom (GalNAc), ki olajša selektivni privzem s strani hepatocitov prek asialoglikoproteinskega receptorja (ASGPR). ASGPR je močno izražen na površini hepatocitov in ima osrednjo vlogo pri endocitni internalizacijiGalNAc-siRNAkonjugatov, zaradi česar je ključna pot za dostavo zdravil, specifičnih za jetra.

Študije in vitro se običajno uporabljajoPrimarna transfekcija siRNA hepatocitovtehnike za oceno učinkovitosti in specifičnostiDostava hepatocitov siRNA GalNAc. Te metode omogočajo raziskovalcem, da preučijo učinke uničenja genov v fiziološko pomembnem kontekstu in optimizirajo formulacije za dostavo za največji znotrajcelični privzem in učinkovitost utišanja genov.

Na splošno ciljana dostava RNA terapevtikov z uporabo ASGPR-posredovanih GalNAc-siRNA sistemov predstavlja zelo specifičen in ne-virusen pristop za zdravljenje genetskih jetrnih bolezni in presnovnih motenj, kar dodatno krepi uporabnost primarnih modelov hepatocitov tako pri translacijskih raziskavah kot pri razvoju zdravil.

Vrste-Specifične podrobnosti o hepatocitih

Človeški hepatociti

Človeški hepatociti, ki jih je mogoče ploščati so bistvenega pomena za napovedovanje presnove in toksičnosti zdravil pri ljudeh, saj imajo visoko funkcionalno pomembnost. Njihova adhezija na specializiranih ploščah omogoča preučevanje indukcije presnovnih encimov, metabolizma faze I/II in aktivnosti transporterja.

V neskladnem formatu,Vzmetenje človeški hepatociti se hitro odzovejo na ksenobiotike, zaradi česar so idealni za hitro oceno presnove, študije očistka in kratkoročno toksikološko testiranje.

Hepatociti nečloveških primatov

Fiziološka podobnost s človekom narediHepatociti opice Cynomolgus, ki jih je mogoče ploščatiinHepatociti Rhesus opice, ki jih je mogoče ploščati dragoceno za povezovanje predkliničnih študij z rezultati pri ljudeh. Uporabljajo se za ovrednotenje presnove zdravil, indukcije encimov in vrstno specifičnih varnostnih profilov.

Suspenzija Cynomolgus Opičji hepatocitiinSuspenzija hepatocitov Rhesus opice omogočajo hitre, primerjalne ocene presnovnih funkcij in akutnih odzivov, uporabne, ko so potrebni kratkoročni podatki pred dolgoročnimi študijami formatov, ki jih je mogoče ploščati.

Pasji hepatociti

Uporablja se predvsem v veterinarskih in translacijskih raziskavah,Pasji hepatociti, ki jih je mogoče ploščatiinHepatociti Beagle, ki jih je mogoče ploščatiposnema fiziologijo jeter in vivo za preučevanje poškodbe jeter, ki jo povzroči zdravilo, in metabolizma veterinarskih farmacevtskih izdelkov.

Ti zagotavljajo hitre presnovne študije in se uporabljajo v zgodnjih fazah presejalnih testov, ki imajo koristi od hitre menjave v modelu suspenzije.

Hepatociti podgan Sprague-Dawley

tePlateable Sprague-Dawley Rat Hepatocitesizoliramo iz podgan Sprague-Dawley in jih gojimo v adherentnem formatu ali formatu, ki ga je mogoče ploščati. Pri metodi Plateable se celice pritrdijo na posodo s kulturo, kar jim omogoča, da oblikujejo stabilne medcelične interakcije in vzdržujejo funkcije, značilne za jetra, dalj časa. Ta oblika je posebej primerna za preučevanje dolgoročnih presnovnih procesov, indukcije encimov in kroničnih toksikoloških ocen z uporabo jetrnih celic podgan Sprague-Dawley.

Ko se vzdržuje v nesprijetem stanju,Suspenzija hepatocitov podgan Sprague-Dawleyse uporabljajo predvsem za kratkoročne poskuse. Oblika suspenzije omogoča hitre teste, kot so študije akutne presnove zdravil in ocene kinetike encimov, kjer so potrebni takojšnji funkcionalni odzivi. Ta način je koristen pri primerjavi akutnih presnovnih odzivov med različnimi vrstami ali stanji.

ICR/CD-1 mišji hepatociti

Izolirano iz miši ICR/CD-1, te Mišji hepatociti ICR/CD-1, primerni za ploščose držijo posode s kulturo, kar jim omogoča daljše vzdrževanje ključnih funkcij jeter. Raziskovalci dajejo prednost metodi Plateable za mišje hepatocite ICR/CD-1, kadar je za eksperimentalna opazovanja potrebno stabilno, podaljšano obdobje kulture.

V nasprotju s tem se mišji hepatociti suspenzije ICR/CD-1 gojijo brez adherence in tako ohranijo zaokroženo morfologijo, primerno za kratkoročne študije.Suspenzija ICR/CD-1 Mišji hepatocitiomogoča hitro oceno presnovnih odzivov in je še posebej uporaben pri predhodnih pregledih ali kadar je potrebno visoko zmogljivo testiranje. Uporaba suspenzijskih hepatocitov pri miših ICR/CD-1 pomaga hitro vzpostaviti osnovne presnovne profile in jih primerjati z drugimi vrstami ali različnimi eksperimentalnimi pogoji.

Mačji hepatociti

Oblika Plateable je še posebej uporabna za dolgoročne študije, ki zahtevajo trajne jetrne funkcije, kot so ocene kronične toksičnosti in poskusi indukcije encimov. V študijah, osredotočenih na bolezni jeter pri mačkah, poškodbe jeter, ki jih povzročajo zdravila, in presnovne motnje, značilne za mačke,Mačji hepatociti, ki jih je mogoče ploščatiponuja robusten model. Njihova adherenca prav tako poveča ponovljivost morfoloških in funkcionalnih končnih točk, zaradi česar so prednostni model v raziskavah veterinarske farmakologije in hepatologije.

Format suspenzije olajša merjenje takojšnjih celičnih odzivov na ksenobiotike, kjer pomanjkanje pritrditve zmanjša zamudo pri odzivu, ki je opažena pri dolgotrajnejših kulturah.Suspenzija Mačji hepatociti so zato ključnega pomena za prepoznavanje zgodnjih biokemičnih sprememb in morebitnih neželenih učinkov po izpostavljenosti novim spojinam.

Piščančji hepatociti

Kot predstavniki ptičjih modelov,Piščančji hepatociti, primerni za ploskevse uporabljajo v primerjalnih študijah za razumevanje evolucijskih razlik v funkcijah jeter, zlasti pri ocenah endokrinih motilcev.

Suspenzija piščančjih hepatocitovomogoča hitre študije akutne-faze metabolizma jeter pri pticah in jih je mogoče neposredno primerjati s primerki pri sesalcih.

Druge vrste

Za druge vrste, Hepatociti MiniPig, ki jih je mogoče prenesti v ploščo, Suspenzija Minipig Hepatocites, Hepatociti novozelandskega belega zajca, ki jih je mogoče prenesti, Suspenzija Hepatociti belega zajca iz Nove Zelandije, Suspenzija hepatocitov Wistar podgane, Suspenzija hepatocitov Wistar Han podgane vsi so tudi običajni modeli za napovedovanje in razlago medsebojnega delovanja zdravil in proučevanje citotoksičnosti zdravil.

Zaključek

Hepatociti imajo ključno vlogo pri vzdrževanju delovanja jeter s presnovo, razstrupljanjem, proizvodnjo žolča in sintezo beljakovin. Članek poudarja razlike med primarnimi hepatociti in njihovimi kultiviranimi oblikami – hepatociti, primernimi za plošče, in hepatociti v suspenziji –, vsaka je optimizirana za različne eksperimentalne cilje. Hepatociti, ki jih je mogoče ploščati, so s svojo adherenco in podaljšano sposobnostjo preživetja kritični za preučevanje kroničnih učinkov, indukcije encimov in dolgoročnih presnovnih procesov, medtem ko suspenzijski hepatociti ponujajo hitre in enotne pogoje testiranja za akutne teste. Poleg tega se analiza razširi na aplikacije, specifične za vrsto, ki odražajo, kako različni modeli hepatocitov – od človeških do živalskih sistemov – pomagajo pri napovedovanju metabolizma zdravil, ocenjevanju hepatotoksičnosti in oblikovanju ciljnih terapij, kot so intervencije na osnovi RNK z uporabo GalNAc konjugacije. Ta obsežen pregled prikazuje integralno vlogo hepatocitov v kliničnih raziskavah in farmakološkem razvoju ter zagotavlja bistven vpogled v fiziologijo jeter in mehanizme, ki so osnova varnosti in učinkovitosti zdravil.