预测药理学:提高预测准确性的新型3D药物测试系统

以下文章最初发表于2020年2月9日的《选择科学》在这里

会见临床前合同研究组织专门从事球形药物的药理学。

在本文中,我们采访了3D药理学服务提供商BIOENSIS的研发副总裁、负责科学方向的Gonzalo Castillo博士,他对利用2D和3D细胞培养方法克服2D药理学的局限性和提高药理学分析的预测能力的见解。

您能介绍一下BIOENSIS及其提供3D细胞药理学服务的技术吗?

BIOENSIS是一个临床前合约研究机构(CRO),专门从事球形药物的药理学研究。该公司新颖的3D药物检测系统使测试更加准确在体外在活的有机体内预测,防止下游开发的昂贵支出。我们的目标是利用3D细胞模型的力量,提供比目前更好、更有预测性的药理学在体外方法。我们利用3D细胞培养的力量在体外适用于目标上和目标外的应用。

对于目标活动,我们的服务重点主要是肿瘤学。我们有很多3d细胞模型;我们为客户提供肿瘤衍生细胞系的常规检测,包括细胞毒性分析、侵袭和迁移分析、组合分析和客户特异性分析,我们与客户一对一合作,根据客户的需求进行定制。我们也刚刚推出了我们的3D显微组织免疫肿瘤平台治疗抗体。至于脱靶活动,我们正在开发一套主要集中在毒理学上的器官类型模型。

我们在3D模型中使用的技术有康宁®Elplasia®盘子而且康宁球体微型板块他们的平台健壮、灵活、可扩展,使我们能够以高吞吐量的格式提供可靠的结果。

二维和三维肿瘤筛查有什么不同?

我们所有的模型都在2D和3D平台上进行了验证,我们通常会根据客户的需求在这两种平台上运行样本。在二维平台上获得的信息有助于发现药物的作用方式。另一方面,3D模型有助于提供与药物疗效相关的信息。由于3D模型能更好地捕捉组织的复杂性,因此它们能更好地预测药物反应在活的有机体内.在免疫肿瘤学方面,我们最近推出了新的2D/3D平台,可以评估用于抗体依赖细胞介导细胞毒性(ADCC)和t细胞介导肿瘤细胞裂解的治疗性抗体的疗效,以评估双特异性t细胞接合抗体(BiTE)的活性。

这种免疫肿瘤2D/3D平台允许更精确的模型来评估疗效,包括细胞-细胞相互作用、代谢梯度和抗体扩散和分布。

3D系统的好处是什么?

对细胞单分子层的研究可能有局限性在体外在活的有机体内翻译值,因为它们并不总是捕捉器官或肿瘤微环境的已知复杂性。在3D细胞培养中,我们可以解释细胞-细胞相互作用、肿瘤微环境和代谢梯度的形成。3D细胞培养的另一个好处是,在缺乏2D细胞培养的地方,增加了在球体形成和测试中运行混合细胞群的自然复杂性。这些因素对了解药物疗效和耐药性至关重要。球形3D组织培养离代表又近了一步在活的有机体内肿瘤反应,允许更大的预测能力的药物候选。

你用什么技术或设备来生长球体?对不同的细胞系有什么困难吗?

在我们的工作中,我们必须灵活地满足客户的需求。我们的专长是一对一的工作,我们与客户一起创建完美的定制化验和3D模型,这可能意味着不同的设备,方法和/或技术为每个3D模型。我们的细胞系分析平台就是一个例子。对于这项服务,我们常规评估多达150个肿瘤细胞系,在2D和3D并行,利用我们的自动化高通量平台。即使这些检测方法经过了充分验证,我们也会定期定制它们以满足每个客户的需求;通过内部研发和多年的经验,我们已经开发了专门的程序,使我们能够快速和成功地定制每个3D模型。我们发现,严格的微环境控制可以成功地形成球形。

您认为3D细胞培养在未来的挑战和机会在哪里?

建立器官和疾病的3D模型可能会让人不知所措。在三维肿瘤模型的情况下,它涉及到确定最佳的微环境,以允许球体形成并在实验期间存活。你可能还需要重建肿瘤的异质性。这种微调使每一个模型都成为一个挑战。

我们经常定制我们的模型,所有进入3D细胞模型的组件必须严格控制和验证。虽然定制可能很复杂,但最终的模型将更具有预测性在活的有机体内结果。

3D细胞培养的机会是无限的。这是一个未被充分利用的市场,3D模型可以更好地进行预测,这一点很快就变得很明显在活的有机体内结果。这就是为什么我们刚刚介绍了我们的免疫肿瘤平台,包括2D/3D抗体依赖的细胞介导细胞毒性(ADCC)和t细胞细胞毒性分析,使治疗性抗体在3D微组织中的疗效评估成为可能。在未来几周,我们将增加我们的抗体依赖性细胞吞噬(ADCP)测试能力,因为我们相信这是我们领域的未来方向。

你所在领域目前最大的科学故事是什么?

这是个好问题!我认为最大的科学故事在体外现在接受器官和疾病的3D模型作为主要预测因素在活的有机体内结果。3D模型在肿瘤学和毒理学中的预测价值正在逐渐显现,但在再生医学和个性化医学中更新的3D模型正在地平线上。