本文主要介紹:人小腸與肝臟的串聯,用於更先進的人用藥物ADME和口服生物利用度研究的多器官微生理系統(MPS)
美國體外模型公司Altis Biosystems利用CN-Bio的腸肝雙器官微生理系統(Gut-Liver MPS)模擬了人類口服藥物的生理狀況,並成功證明了兩種藥物目前模型無法充分消耗人類ADME行為。
傳統的永生化腸細胞系和懸浮肝細胞沒有代謝酶或代謝酶表達水平非常低,因此無法在人體中實現首過代謝和口服生物利用度。
為了改善藥物療效和安全性資料的體外到體內翻譯,出現了更多與人類相關的多器官微生理系統(MPS),該系統由多個流體連線的器官組成。 在這裡,我們描述了一種新型的MPS,它使用CN-BIO的多器官系統將空腸(repligut planar - jejunum)連線到肝臟,並且兩個細胞都來源於人類原代細胞1。
為了證明其先進能力,我們研究了兩種藥物,目前模型不足以**人類ADME行為2,3,即替莫普利(一種旨在抵抗腸道水解的前藥)和咪達唑侖(咪達唑侖,一種已知進行腸道清除的藥物)。
由原代人類細胞組成的腸肝MPS的發展
證明肝臟和腸道組織的功能。
提供進行藥物ADME和生物利用度研究的方案。
在當前模型無法**人類ADME行為的情況下,兩種藥物證明了改善的能力。
01- 腸肝MPS的建立
圖 1A:使用 Physiomimix 多器官系統和雙器官板建立腸肝 MPS。
圖 1b:對於腸道屏障,空腸隱窩上皮幹細胞在仿生支架上擴增和分化,並在靜態條件下進行。
圖 1 C:通過將原代人肝細胞 (PHH) 接種在三維膠原包被支架上形成肝微組織。
02-ADME研究
在phh接種後4天,將repligut新增到雙器官板的腸區,並流體連線到其相應的肝區(圖2)。 ADME研究始於在腸的頂端室中新增藥物(替莫普利= 100m,咪達唑侖= 50m)。 藥物通過屏障運輸後,混合到腸的基底外側區和肝腔。
01-repligut表現出明顯的增殖和分化細胞群,在頂端表面具有連續的粘液層(圖3)。
02- 與 caco-2 細胞系相比,原代腸細胞的代謝和轉運蛋白基因表達得到改善(圖 4)。
03-3D肝組織在僅培養和腸肝共培養中具有功能性和代謝活性(圖5)。
04-3D肝組織在僅培養肝臟和腸肝共培養中具有功能和代謝活性(圖6)。
05- 利用原代細胞提高咪達唑侖在腸肝MPS中的生物利用度**(圖7)。
腸肝微生理系統(腸肝mps)模擬人體口服藥物的生理狀況(見圖3-5)。 該模型由原代人類細胞組成,與標準體外模型相比,能夠更準確地研究藥物代謝、吸收、分布和排洩 (ADME) 以及生物利用度(見圖 7)。
這種與人類相關的腸肝模型提供了一種改進的方法來研究由胃腸道酶 (CES) 代謝的前藥(如替莫普利)的藥代動力學,見圖 6。
1. c. d. edington et al., sci. reports 2018 81. 8, 1–18 (2018).
2. t. imai, m. imoto, h. sakamoto, m. hashimoto, drug metab. dispos. 33, 1185–1190 (2005).
3. c. r. jones et al., aaps j. 18, 589–604 (2016).
4. h. musther, a. olivares-morales, o. j. d. hatley,b. liu, a. r. hodjegan, eur. j. pharm.sci. 57, 280 (2014).
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