Sistemi di coltura 3D epatici primari

Negli ultimi dieci anni Colture epatiche 3D sviluppato a passi da gigante per lo studio delle funzioni epatiche e della progressione della malattia. La maggior parte di questi sistemi di coltura sono adottati anche a livello commerciale, per testare la tossicità dei farmaci, le interazioni farmacologiche e la farmacocinetica. Tali progressi derivano dall'incapacità delle tradizionali colture monostrato di dimostrare una rappresentazione accurata delle cellule epatiche e della funzione successiva, ottenendo così risultati con scarsa prevedibilità (1,2).

Sistemi di cultura 3D per colture primarie di epatociti umani (PHH)

Gli sferoidi PHH sono aggregati 3D di circa 200-300μm. Le colture sferoidi sono particolarmente efficaci nel produrre epatociti maturi, con conseguente vitalità a lungo termine e funzioni epatiche stabili. Finora sono stati sviluppati diversi metodi per produrre sferoidi epatici, ovvero agitazione di bioreattori, aggregati di gocce sospese o coltura su piastre repellenti per cellule a basso attacco (3). Quest'ultimo metodo è attualmente la scelta preferita tra le piattaforme di formazione di sferoidi, grazie alla sua affidabilità e riproducibilità (4). Ciascun sistema comprende diverse tecniche di formazione degli sferoidi e differisce anche nelle sue applicazioni.

Applicazioni delle colture 3D PHH

Il rapido sviluppo di Sistemi di cultura 3D per le cellule epatiche ha avuto un effetto uguale sulla produzione di modelli traducibili per imitare la risposta ai farmaci e sulla tossicità insieme a modelli epatici fisiologicamente rilevanti per lo studio della fisiopatologia delle malattie epatiche. Questo effetto correlativo ha portato a sua volta ad una maggiore prevedibilità nelle colture umane primarie per l'analisi degli effetti cronici della tossicità dei farmaci e del metabolismo dei farmaci a bassa clearance. Inoltre, queste piattaforme di coltura innovative consentono anche lo screening dei farmaci per il trattamento di malattie del fegato come la steatosi epatica non alcolica (NAFLD), l’epatite e il cancro al fegato. Come ulteriore vantaggio, la maggior parte di queste culture può essere adattata a sistemi di ricerca ad alto contenuto o ad alto contenuto. Tuttavia, la standardizzazione di questi sistemi per garantire anche un fenotipo epatico rappresentativo, proprietà funzionali simili in vivo necessita ancora di un'attenta ottimizzazione. Con la ricerca in corso sul romanzo Cultura 3D piattaforme, i sistemi epatici 3D continueranno ad aumentare il loro valore nel futuro sviluppo di farmaci, oltre a comprendere i meccanismi delle malattie epatiche e i potenziali trattamenti (3,4).

Riferimenti

1. VM Lauschke, SU Vorrink, SML Moro, F. Rezayee, Å. Nordling, DFG Hendriks, CC Bell, R. Sison‐Young, BK Park, CE Goldring, E. Ellis, I. Johansson, S. Mkrtchian, TB Andersson, M. Ingelman‐Sundberg, Hepatology 2016, 64, 1743.

2. CC Bell, VM Lauschke, SU Vorrink, H. Palmgren, R. Duffin, TB Andersson, M. Ingelman-Sundberg, Drug Metab. Dispos. 2017, 45, 419.

3. Lauschke VM, Shafagh RZ, Hendriks DFG, Ingelman-Sundberg M. Sistemi di coltura primaria di epatociti 3D per l'analisi di malattie epatiche, metabolismo dei farmaci e tossicità: paradigmi e applicazioni culturali emergenti. Biotechnol J. 2019 Lug;14(7):e1800347.

4. Raic, A., Oberfrank, C., Birk, B. et al. 3D-Hunde-Lebersphäroide für die präklinische in vitro-Testung. Biospektrum 27, 736–738 (2021). https://doi.org/10.1007/s12268-021-1661-x