مدل های کبدی زیست مهندسی شده برای تست داروها و مطالعات تمایز سلولی

تاریخ انتشار: چهارشنبه 17 مرداد 1397 | امتیاز: Article Rating

مدل های آزمایشگاهی کبد انسانی به دلایلی مانند 1) کاهش خطر آسیب کبدی ناشی از داروها برای انسان 2) مدل سازی بیماری های کبدی انسانی 3) نشان دادن نقش سیگنال های تکی یا ترکیبی ریز محیط روی عملکرد سلول های کبدی و 4) مقدور ساختن درمان های مبتنی بر سلول در بالین، از اهمیت برخوردار هستند. روش ها برای جداسازی و کشت هپاتوسیت های انسانی اولیه(PHHs)، که سلول گلد استاندارد برای ساختن مدل های کبدی انسانی هستند، چندین دهه قبل ایجاد شد؛ با این حال هپاتوسیت های انسانی اولیه در محیط های کشت معمولی دو بعدی و پوشیده از ماتریکس خارج سلولی کاهش قابل توجهی را در عملکردهای فنوتیپیک شان نشان می دهند که این امر اجازه تیمار طولانی با داروها و سایر محرک ها را نمی دهد. تکوین ابزارهای مهندسی متعدد مانند میکرواری سلولی، ریز آرایی پروتئینی، میکروفلوئیدیک، داربست های زیست مواد و زیست پرینت ها، اجازه کنترل دقیق روی ریز محیط سلولی برای تقویت عملکرد هپاتوسیت های انسانی و سلول های شبه هپاتوسیتی مشتق از سلول های بنیادی پرتوان القایی را می دهد و تثبیت طولانی مدت(بیش از چهار هفته) عملکرد هپاتوسلولار مشخصا نیازمند هم کشتی با سلول های غیر پارانشیمی مشتق از کبد یا غیر کبدی است. علاوه براین، سیستم های کشت ارگانوئید کبدی اخیرا تولید شده، می تواند استراتژیی را برای تکثیر تقویت شده انواع سلول های مناسب درمان ارائه دهد. در این جا، ما پیشرفت ها در رویکردهای مهندسی برای ساخت مدل های آزمایشگاهی کبد انسانی را بحث می کنیم که می توانند در غربالگری داروها و برای مشخص کردن تعیین کننده های ریز محیطی تمایز/عملکرد سلول کبدی استفاده شوند. ویژگی های طراحی و داده ها اعتبارسنجی مدل های ارائه شده است تا روند اصلی مشخص شود و مسائلی که انتظار می رود مورد توجه قرار گیرند، مورد بحث قرار گیرند. به طور کلی، مدل های کبدی زیست مهندسی شده درک ما از عملکرد و اسیب کبدی را به طور قابل توجهی افزایش می دهند که این ثابت خواهد کرد که این مدل ها برای تکوین داروها و در نهایت درمان های مبتنی بر سلول مفید هستند.

Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2017 Dec 6;5(3):426-439.e1. doi: 10.1016/j.jcmgh.2017.11.012. eCollection 2018 Mar.

Bioengineered Liver Models for Drug Testing and Cell Differentiation Studies.

Underhill GH1, Khetani SR2.

Abstract

In vitro models of the human liver are important for the following: (1) mitigating the risk of drug-induced liver injury to human beings, (2) modeling human liver diseases, (3) elucidating the role of single and combinatorial microenvironmental cues on liver cell function, and (4) enabling cell-based therapies in the clinic. Methods to isolate and culture primary human hepatocytes (PHHs), the gold standard for building human liver models, were developed several decades ago; however, PHHs show a precipitous decline in phenotypic functions in 2-dimensional extracellular matrix-coated conventional culture formats, which does not allow chronic treatment with drugs and other stimuli. The development of several engineering tools, such as cellular microarrays, protein micropatterning, microfluidics, biomaterial scaffolds, and bioprinting, now allow precise control over the cellular microenvironment for enhancing the function of both PHHs and induced pluripotent stem cell-derived human hepatocyte-like cells; long-term (4+ weeks) stabilization of hepatocellular function typically requires co-cultivation with liver-derived or non-liver-derived nonparenchymal cell types. In addition, the recent development of liver organoid culture systems can provide a strategy for the enhanced expansion of therapeutically relevant cell types. Here, we discuss advances in engineering approaches for constructing in vitro human liver models that have utility in drug screening and for determining microenvironmental determinants of liver cell differentiation/function. Design features and validation data of representative models are presented to highlight major trends followed by the discussion of pending issues that need to be addressed. Overall, bioengineered liver models have significantly advanced our understanding of liver function and injury, which will prove useful for drug development and ultimately cell-based therapies.

PMID: 29675458
ثبت امتیاز
نظرات
در حال حاضر هیچ نظری ثبت نشده است. شما می توانید اولین نفری باشید که نظر می دهید.
ارسال نظر جدید

تصویر امنیتی
کد امنیتی را وارد نمایید:

آرشیو سالانه
آرشیو سالانه
نظرات خوانندگان
نظرات خوانندگان