Generazione di sferoidi epatici primari su larga scala
Gli sferoidi epatici hanno successo come modello di coltura cellulare 3D fisiologicamente rilevante, con una rappresentazione accurata della struttura e della funzione in vivo. Inoltre, queste piattaforme 3D sono compatibili con la maggior parte dei sistemi di screening ad alta produttività e ad alto contenuto, rivelandosi così uno strumento vitale negli screening farmacologici e tossicologici per il trattamento delle malattie epatiche. Gli sferoidi sono aggregati autoassemblati, di forma e struttura uniforme. Possono essere generati rapidamente, sono relativamente a bassa tecnologia, con stabilità e vitalità delle colture a lungo termine, evidenziando ulteriormente il loro valore come piattaforma di ricerca affidabile.
Bioreattori con agitazione
Per applicazioni su larga scala, gli sferoidi umani primari vengono generati in bioreattori non statici con agitazione. I bioreattori sono sistemi dinamici di coltura cellulare che possono essere monitorati da remoto; con una stretta regolazione dei parametri della coltura cellulare per generare il miglior microambiente per le cellule epatiche (1). Questi parametri di coltura comprendono flusso medio, temperatura, pH, tensione del gas, metabolismo del glucosio e produzione di lattato. La vitalità funzionale epatica della coltura è determinata dalla produzione di urea e albumina e dalla disintossicazione dall'ammoniaca. Poiché i parametri possono essere regolati online, è garantito il monitoraggio in tempo reale della vitalità cellulare (2).
Sferoidi PHH nei bioreattori
È stato scoperto che gli epatociti umani primari (PHH) coltivati in questo modo formano canalicoli biliari funzionali, con livelli stabili di secrezione di albumina e sintesi di urea per 14 giorni, confermando la rappresentazione funzionale della coltura 3D come modello epatico affidabile. Si è scoperto anche che gli sferoidi coltivati erano costituiti da espressione di RNA intatto di un'ampia gamma di enzimi di fase 1 e fase 2. Inoltre, la co-coltura di PHH con cellule mesenchimali del midollo osseo ha indicato ulteriormente un aumento dei livelli di citocromo p450, affermando ulteriormente l'accuratezza del sistema come efficiente piattaforma di coltura 3D. Indipendentemente dal potenziale di questi risultati, i bioreattori richiedono un gran numero di cellule e producono sferoidi di diverse dimensioni, che possono introdurre complicazioni nell'analisi dei dati e influenzarne l'elevata compatibilità. Pertanto sono necessari ulteriori progressi per ottimizzare il sistema dei bioreattori, per produrre sferoidi omogenei e uniformi, rendendolo così più adattabile per schermi ad alto rendimento in diverse condizioni (3,4).
Riferimenti
1. Farzaneh, Z., Abbasalizadeh, S., Asghari-Vostikolaee, MH, Alikhani, M., Cabral, JMS e Baharvand, H. (2020). La concentrazione di ossigeno disciolto regola la formazione di organoidi epatici umani da cellule staminali pluripotenti in un bioreattore completamente controllato. Biotecnologie. Bioeng. 117, 3739–3756.
2. Rowe, C., Gerrard, DT, Jenkins, R., Berry, A., Durkin, K., Sundstrom, L., et al. (2013). Analisi dell'intero proteoma degli epatociti umani durante la differenziazione e la dedifferenziazione. Epatologia 58, 799–809.
3. Tostoes, RM, Leite, SB, Serra, M., Jensen, J., Bjorquist, P., Carrondo, MJ, et al. (2012). Sferoidi di cellule epatiche umane in coltura di bioreattore a perfusione estesa per test antidroga a dosi ripetute. Epatologia 55, 1227–1236.
4. Rebelo SP, Costa R, Silva MM, Marcelino P, Brito C, Alves PM. Co-coltura tridimensionale di epatociti umani e cellule staminali mesenchimali: funzionalità migliorata nelle colture di bioreattori a lungo termine. J Tissue Eng Regen Med. 2017 luglio;11(7):2034-2045.
5. Altmann, Brigitte & Grün, Christoph & Nies, Cordula & Gottwald, Eric. (2020). Tecniche avanzate di coltura cellulare 3D in micro-bioreattori, Parte II: Sistemi e applicazioni. Processi. 9/pr21.
