人肝球体和现成的工具包:3D疾病建模的下一个前沿

通常,临床发展中的药物具有苗条的批准机会。

据统计,从2006年到2015年,只有不到10%的临床开发药物获得了上市许可药理学的前沿.但是,即使药物取得了进展,也始终存在上市后阶段失去批准的风险。当这种情况发生时,通常是由于肝毒性。

研究人员说,这凸显了临床前研究中现有疾病建模的不足,在临床前动物模型,如大鼠,往往不能准确预测人类肝脏风险或责任。

“动物试验与人类临床结果之间的相关性为50%至60%,”康宁生命科学的发展助理冯李先生。“这可能比翻转硬币可能略大,这对于预测任何新毒品候选人的肝脏责任并不伟大。这是制药公司和监管机构的非常好的问题。”

药物引起的肝损伤仍然是药物损耗、上市后召回和警告标签的主要原因,并导致了悲剧性后果。以Fialuridine为例:这种乙型肝炎药物在20世纪90年代早期通过了动物临床前研究,并没有显示出药物引起肝损伤的证据,直到它进入了人体试验,Li说。

在一项试验中,由审查编年审判国家科学院出版社在美国国家卫生研究院(National Institutes of Health)的一项试验中,7名患者出现了严重的肝毒性。5人死亡,2人在肝脏移植后幸存。

Fialuridine不是唯一一个要撤回的药物。Troglitazone和Tak-875,对2型糖尿病的调查治疗,在人类试验中同样失败。*

使用人体模型制作人类药物

这些例子 - 以及其他非酒精性脂肪肝炎的临床试验失败,如总结关于调查药物的专家意见-强调需要建立与生理和病理相关的临床前肝脏模型

如果这些药物要用于人类,那么测试模型也应该是人类的,这是有道理的。

进入肝脏球形,3理查德·道金斯维度。

因为3D细胞培养能更好地模拟体内肝脏生物学,研究人员正在转向用原发性人肝细胞制成的球体,以更准确地预测肝反应。这些方法避免了动物研究模型的伦理酶促,它们也具有作为3D模型的明显优势。虽然原发性人肝细胞在2D培养物中往往死于2D培养物中,但是3D结构,例如球状体,可以长期研究肝毒性。

Spheroids还具有成本和效率的好处。与灵长类的模型和新技术相比,它们可以廉价地开发organ-on-a-chip平台.由于它们可以在几天内大规模生长,球体支持高通量筛选。

仍然,球形技术不会完全取代动物模型,至少在它们被验证期间不会。每一种临床前治疗方法都有一个目的,其中一种方法的使用取决于终点目标。

康宁生命科学公司的技术项目经理左荣军博士说:“人们肯定意识到了先进的3D模型(比如球体)的好处,他们也很清楚动物实验的缺点。”“但问题是,在哪个特定阶段,这些模式能带来最大价值。”

这是大问题 - 还没有明确的答案。适应点到球形模型对药物发现的早期阶段具有最大影响,这倾向于预普利毒品候选者的高通量筛选。随着项目推进更详细的调查,高成本,高复杂性的方法,如肝脏平台,可能会产生更深入的见解。

然而,研究必须首先做到这一点,而许多都没有做到。这使得球体等3D技术成为实验室特别有吸引力的选择,这些实验室想要简单、低成本的分析,以最大限度地减少候选药物失败时的投资损失。现在,现成的球体,比如康宁®HepGo™工具将这些快速启动项目带到一个新的水平。

预先测定法的优点

尽管球体的许多upsides,但有批发收养障碍。对于一个,并非所有人类肝细胞都与球状形成相容。研究人员要么必须购买预核化的肝细胞或预测细胞,以确保他们工作。那需要时间。

还需要花时间收集适当的测试、基础设施、技能集、供应品、媒体和协议,以可靠地形成最小变化的球体。李说,这可能需要几个月的时间。

你可以在内部完成所有这些工作,或者你可以买一个现成的试剂盒。作为即插即用的解决方案,HepGo™试剂盒有96个预先镀金的球体,可用于基于成像和生化测试。测定也可以在同一微孔板上进行,而不需要转移培养物,这减少了时间和污染风险。

“有了这种现成的分析格式,你可以做一个非常快速的测试,看看这个模型是否对你有用,而不用担心产品的一致性,”李说。“我们负责这一部分,而客户只需要专注于他们想用药物发现或开发做什么就行了。”

研究人员不仅能得到现成的化验结果,而且还能得到康宁公司的咨询和技术支持。这种合作可以让更多的研究人员更容易获得新的3D模型,这可以帮助更多的药物在人们服用之前在人类肝细胞中进行测试。这些创新的新模型可以在未来的岁月里改变一切。

*曲格列酮已经上市,但由于患者出现严重肝损伤,FDA要求撤回该药。TAK-875临床试验在临床试验期间终止。

**目前临床前动物模型的局限也是开发新人肝模型的关键驱动因素。