Hepatozyten

Hepatozyten sind die wichtigsten funktionellen Zellen der Leber und für die selektive Aufnahme, den Metabolismus und die Ausscheidung der meisten Medikamente verantwortlich. 

Primäre menschliche Hepatozyten

Primäre menschliche Hepatozyten sind das derzeitige Modell der Wahl, um präklinische Daten zu erhalten, und werden regelmäßig von verschiedenen Pharmaunternehmen für verwendet Sicherheitsbewertung und DMPK-Einreichung bei der FDA.

Auf herkömmlichen Plattformen (2 D, Sandwichkultur) verlieren primäre Hepatozyten mit der Zeit ihre Lebensfähigkeit und Funktion. Es wurde gezeigt, dass das 3 D-Tri-Kulturmodell von Invitrocue mit Sternzellen und Kupffer-Zellen die langfristige Aufrechterhaltung der Hepatozytenfunktionalität fördert und ein besseres Modell zur Vorhersage der Ergebnisse in vivo beim Menschen bietet.

Vorteile der 3 D-Hepatozytenkultur gegenüber der herkömmlichen 2 D-Kultur:

  1. Hoher Durchsatz und kostengünstig (die Aussaatdichte der primären Hepatozyten in der 3 D-Kultur ist 5 -fach niedriger als in der 2 D-Kultur)
  2. Langzeiterhaltung leberspezifischer Funktionen
  3. Verbesserung der CYP-Enzymexpression in der Leber durch Co-Kultur mit anderen Leberzellen
  4. Arzneimittelantworten sind näher an den klinischen Ergebnissen
Hepatocytes - Invitrocue
Hepatocytes in 3D Mixed Culture

Hepatozyten in unserer 3 D-Sphäroidkultur zeigen eine bessere Expression der Leberfunktionen in Bezug auf die Albuminsekretion. 3 D-Hepatozyten-Sphäroide können die Leber-Cytochrom-P450-Enzymfunktionen aufrechterhalten und für Arzneimittelinduktionsstudien verwendet werden.

Hepatocyte viability

Die Lebensfähigkeit der Hepatozyten kann für 60 Tage aufrechterhalten werden, was sie zu einem guten Modell für Langzeitstudien zur Arzneimitteltoxizität macht.

Long Term Toxicity

Trovafloxacin wurde aufgrund des Risikos einer Hepatotoxizität vom Markt genommen. Seine Hepatoxizität kann durch herkömmliche Monokultur von Hepatozyten nicht identifiziert werden. Mit unserem Co-Kulturmodell für Hepatozyten- und Kupffer-Zellen können wir jedoch die Mikroumgebung der menschlichen Leber replizieren und die immuninduzierte Hepatotoxizität rekapitulieren.

HBV-Infektionsmodell

Chronische Hepatitis B-Infektionen treten weltweit bei über zwei Milliarden Menschen auf und sind für 50% der Fälle von hepatozellulärem Karzinom verantwortlich (www.hepb.org). Besser in vitro oder Kleintiermodelle können die Untersuchung von HBV verbessern und zur Entwicklung neuer Medikamente gegen diese Krankheit beitragen. 

Bei Invitrocue haben wir ein 2 D-Kulturmodell für eine HBV-Infektion unter Verwendung von HepAD38-Zellen erstellt. eine modifizierte HepG2-Zelllinie, transfiziert mit das HBV-Genom. Unter der Kontrolle von Tetracyclin wird die virale Expression durch Unterdrückung der prägenomischen (pg) RNA-Synthese kontrolliert. Nach Entfernung von Tetracyclin aus dem Kulturmedium erfolgt die Expression des HBV-Transkriptniveauss und virale Partikel ist deutlich hochreguliert. Da die HepAD38-Zelllinie ein hohes Niveau produzieren kanns der HBV-DNA und der viralen Expression ist leicht zu kontrollieren, das Der HepAD38-Assay hat sich zu einem Hochdurchsatz- und kostengünstigen Modell für entwickelt neue HBV-Drogentests.

Hepatocytes - Invitrocue
Quantification of precipitated virus

Die Quantifizierung des ausgefällten Virus zeigte gute Titerwerte. Die Tetracyclin-Kontrolle zeigte einen niedrigen Virustiter.
Reference: Ladner, Stephanie K., et al. “Inducible expression of human hepatitis B virus (HBV) in stably transfected hepatoblastoma cells: a novel system for screening potential inhibitors of HBV replication.” Antimicrobial agents and chemotherapy 41.8 (1997): 1715-1720.

Co-Kultur von Hepatozyten und iKCs

Kupffer-Zellen (KC) machen 80-90% der im Körper vorhandenen Makrophagen in Wohngebieten aus und sind die größte Population angeborener Leberimmunzellen, die für die Scavenger- und Phagozytenfunktionen sowie für die Aufrechterhaltung der Homöostase der Leber verantwortlich sind. 

Unsere hepatischen Co-Kulturen von iKCs und Hepatozyten, die vom gleichen iPSC-Spender erzeugt wurden, führen zu einem auf den Spender abgestimmten Co-Kulturmodell. Dies bietet eine mächtige in vitro Werkzeug zur Modellierung der Leber und der damit verbundenen Krankheiten wie NASH, Hepatitis-Infektion sowie zur Bewertungng immunbedingte arzneimittelinduzierte Leberschädigung (DILI).

Hepatocytes - Invitrocue

Immuninduziertes DILI, nachgewiesen unter Verwendung von Hepatozyten- und KC-Co-Kultursystem

Immune-induced DILI detected using Hepatocyte and KC Co-Culture System

In der obigen Studie zeigen Referenzarzneimittel (Paracetamol (APAP) und Trovafloxacin) eine geringere Toxizität ohne Immunzellen. In Gegenwart von Immunzellen nahm ihre Hepatotoxizität dramatisch zu (imitiert das klinische Ansprechen), ein Ergebnis, das mit einem herkömmlichen Modell nicht vorhergesagt werden kann.

Confocal images of our hepatocyte-Kupffer co-culture, with Kupffer cells in red, Hepatocytes in green, and nucleus in blue.

Konfokale Bilder unserer Hepatozyten-Kupffer-Co-Kultur mit Kupffer-Zellen in Rot, Hepatozyten in Grün und Kern in Blau.

3D Modelle benötigen weniger Zellen, sind kostengünstiger und können verwendet werden zum Hochdurchsatz-Wirkstoff-Screening.

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