Garantizar la reproducibilidad experimental y la estandarización del cultivo de esferoides de hepatocitos mediante la elección de microplacas basada en la evidencia

La selección de la superficie de cultivo basada en la evidencia garantiza la reproducibilidad experimental y la estandarización metodológica

El establecimiento de condiciones de cultivo adecuadas para cada tipo de célula es de vital importancia para garantizar la reproducibilidad de los ensayos en diferentes laboratorios de todo el mundo. Además del control de factores clave como el suministro de nutrientes y factores de crecimiento, así como la temperatura y las condiciones atmosféricas, la elección de los recipientes de cultivo, en particular de la superficie de cultivo, es decisiva para el éxito del crecimiento celular.

En el cultivo celular en 2D, la adhesión celular a la superficie de cultivo puede favorecerse o incluso hacerse posible mediante la incorporación de grupos hidrófilos en la superficie del plástico (obtenga más información sobre nuestras opciones de cultivo celular en 2D en cellculture.sarstedt.com). Como alternativa, la superficie de cultivo se recubre adicionalmente con proteínas de la matriz extracelular. Por otro lado, para impedir la adhesión celular a la superficie de cultivo y, con ello, favorecer la formación de estructuras multicelulares tridimensionales, como los esferoides, los recipientes de cultivo prerecubiertos disponibles en el mercado representan actualmente la opción que promete los resultados experimentales más consistentes y reproducibles. Mediante el desarrollo de modelos in vitro significativos para la predicción temprana de la hepatotoxicidad y las propiedades farmacocinéticas en el desarrollo de fármacos utilizando hepatocitos humanos primarios o hepatocitos de perro, el grupo de trabajo del Prof. Dr. Lauschke pretende contribuir a la estandarización de la metodología en este ámbito, con el fin de reducir al mismo tiempo la necesidad de realizar ensayos con animales. [1]

Se ha demostrado que los esferoides hepáticos conservan fenotipos y funciones fisiológicamente relevantes en cultivos a largo plazo, lo que los hace aptos tanto para aplicaciones farmacológicas y toxicológicas de alto rendimiento como para la recreación experimental de enfermedades crónicas que requieren una exposición repetida a fármacos. [2-9]

Las placas de cultivo celular 3D prerecubiertas/pretratadas disponibles en el mercado constituyen un método rápido y sencillo para la generación de esferoides. Las placas disponibles difieren tanto en su geometría como en su recubrimiento. Estos son factores que influyen en la viabilidad de las células, el fenotipo molecular y también en la disponibilidad de los principios activos. Esta última puede verse afectada debido a la elevada capacidad de unión de los recubrimientos. [10,11]

En el estudio recientemente publicado, las placas de cultivo celular BIOFLOAT™ mostraron un rendimiento excelente en la característica de calidad decisiva de la formación de esferoides individuales por pocillo con hepatocitos humanos primarios (PHH) en ≥ 95 % de los pocillos. Los esferoides de PHH cultivados con BIOFLOAT™ mostraron una viabilidad celular ≥ 90 %, mientras que se mantuvo la expresión de genes clave del hígado relacionados con el metabolismo de los fármacos, la degradación del etanol, la síntesis de ácidos biliares y la diferenciación.

Al tratar los esferoides de PHH con sustancias hepatotóxicas prototípicas, los esferoides de PHH con BIOFLOAT™ respondieron incluso a las concentraciones más bajas de la sustancia, lo que demuestra que la disponibilidad de la sustancia no se vio reducida por el recubrimiento de la placa.

Para reducir la necesidad de ensayos con animales en la evaluación farmacológica preclínica, los hepatocitos primarios de perro (PCH) pueden utilizarse como esferoides para ensayos ya establecidos. Para la generación de esferoides fisiológicamente relevantes y funcionales a partir de hepatocitos caninos para ensayos de toxicidad aguda y crónica, la elección de la superficie de cultivo es decisiva. BIOFLOAT™ permite un cultivo exitoso de esferoides de hepatocitos caninos primarios y, por lo tanto, posiblemente una ampliación del repertorio de métodos preclínicos.

En conjunto, estos resultados subrayan la idoneidad de BIOFLOAT™ para el cultivo de hepatocitos en la investigación farmacológica y toxicológica preclínica de principios activos, en comparación con diversas opciones disponibles en el mercado.

Bibliografía

[1] Xing C, Kemas A, Mickols E, Klein K, Artursson P, Lauschke VM. La elección de placas de adhesión ultrabaja influye en la formación, los fenotipos y la función de esferoides de hepatocitos humanos y caninos primarios. Biotechnol J. Febrero de 2024; 19(2):e2300587. doi: 10.1002/biot.202300587. PMID: 38403411.

[2] Bell CC, Lauschke VM, Vorrink SU, Palmgren H, Duffin R, Andersson TB, Ingelman-Sundberg M. Comparaciones transcripcionales, funcionales y mecánicas de hepatocitos derivados de células madre, células HepaRG y esferoides de hepatocitos humanos tridimensionales como sistemas in vitro predictivos de la lesión hepática inducida por fármacos. Drug Metab Dispos. Abril de 2017; 45(4):419-429. doi: 10.1124/dmd.116.074369. Publicación electrónica: 30 de enero de 2017. PMID: 28137721; PMCID: PMC5363699.

[3] Vorrink SU, Ullah S, Schmidt S, Nandania J, Velagapudi V, Beck O, Ingelman-Sundberg M, Lauschke VM. Estabilidad metabólica endógena y xenobiótica de hepatocitos humanos primarios en cultivos esferoides 3D a largo plazo revelada mediante una combinación de metabolómica dirigida y no dirigida. FASEB J. Junio de 2017; 31(6):2696-2708. doi: 10.1096/fj.201601375R. Publicación electrónica: 6 de marzo de 2017. PMID: 28264975; PMCID: PMC5434660.

[4] Messner S, Fredriksson L, Lauschke VM, Roessger K, Escher C, Bober M, Kelm JM, Ingelman-Sundberg M, Moritz W. Caracterización transcriptómica, proteómica y funcional a largo plazo de microtejidos hepáticos humanos tridimensionales multicelulares. Appl In Vitro Toxicol. 1 de marzo de 2018; 4(1):1-12. doi: 10.1089/aivt.2017.0022. PMID: 32953943; PMCID: PMC7500040.

[5] Vorrink SU, Zhou Y, Ingelman-Sundberg M, Lauschke VM. Predicción de la hepatotoxicidad inducida por fármacos mediante cultivos de esferoides hepáticos primarios estables a largo plazo en 3D en condiciones químicamente definidas. Toxicol Sci. 1 de junio de 2018; 163(2):655-665. doi: 10.1093/toxsci/kfy058. PMID: 29590495; PMCID: PMC5974779.

[6] Proctor WR, Foster AJ, Vogt J, Summers C, Middleton B, Pilling MA, Shienson D, Kijanska M, Ströbel S, Kelm JM, Morgan P, Messner S, Williams D. Utilidad de los microtejidos hepáticos humanos esféricos para la predicción de la lesión hepática clínica inducida por fármacos. Arch Toxicol. Agosto de 2017;91(8):2849-2863. doi: 10.1007/s00204-017-2002-1. Publicación electrónica 13 de junio de 2017. PMID: 28612260; PMCID: PMC5515971.

[7] Riede J, Wollmann BM, Molden E, Ingelman-Sundberg M. Esferoides de hepatocitos humanos primarios como herramienta in vitro para investigar compuestos farmacológicos con bajo aclaramiento. Drug Metab Dispos. 1 de junio de 2021:DMD-AR-2020-000340. doi: 10.1124/dmd.120.000340. Publicación electrónica previa a la impresión. PMID: 34074732.

[8] Kanebratt KP, Janefeldt A, Vilén L, Vildhede A, Samuelsson K, Milton L, Björkbom A, Persson M, Leandersson C, Andersson TB, Hilgendorf C. Modelo de esferoides de hepatocitos humanos primarios como plataforma in vitro 3D para estudios de metabolismo. J Pharm Sci. Enero de 2021;110(1):422-431. doi: 10.1016/j.xphs.2020.10.043. Publicación electrónica 26 de octubre de 2020. PMID: 33122050.

[9] Preiss LC, Lauschke VM, Georgi K, Petersson C. Cultivo en matriz multipocillo de esferoides de hepatocitos humanos primarios para la extrapolación del aclaramiento de compuestos de metabolismo lento. AAPS J. 11 de marzo de 2022; 24(2):41. doi: 10.1208/s12248-022-00689-y. PMID: 35277751.

[10] Costa EC, de Melo-Diogo D, Moreira AF, Carvalho MP, Correia IJ. Formación de esferoides en superficies no adhesivas mediante la técnica de recubrimiento líquido: consideraciones y enfoques prácticos. Biotechnol J. Enero de 2018;13(1). doi: 10.1002/biot.201700417. Publicación electrónica 15 de noviembre de 2017. PMID: 29058365.

[11] Palmgrén JJ, Mönkkönen J, Korjamo T, Hassinen A, Auriola S. Adsorción de fármacos en recipientes de plástico y retención de fármacos en células cultivadas en condiciones in vitro. Eur J Pharm Biopharm. Noviembre de 2006; 64(3):369-78. doi: 10.1016/j.ejpb.2006.06.005. Publicación electrónica: 29 de junio de 2006. PMID: 16905298.