La sélection de la surface de culture basée sur des preuves assure la reproductibilité expérimentale et la standardisation méthodologique

Il est essentiel d’établir des conditions de culture appropriées par type de cellule pour garantir la reproductibilité des expériences dans différents laboratoires à travers le monde. Le choix du matériel de culture, et plus particulièrement de la surface de culture, est décisif pour la réussite de la croissance cellulaire au même titre que le contrôle des éléments clés comme l'apport en nutriments et en facteurs de croissance ou encore la température et les conditions atmosphériques,

En culture cellulaire 2D, l'adhésion des cellules à la surface de culture peut être favorisée par l'introduction de groupes hydrophiles dans la surface plastique (pour en savoir plus sur nos options de culture cellulaire 2D, voir cellculture.sarstedt.com). La surface de culture peut également être recouverte avec protéines de la matrice extracellulaire Afin d’empêcher l'adhésion des cellules à la surface de culture et de favoriser, ainsi, la formation de structures multicellulaires 3D, par exemple des sphéroïdes, le matériel de culture pré-traité est disponible. Actuellement, ces produits représentent l'option qui promet les résultats expérimentaux les plus cohérents et les plus reproductibles. En développant des modèles in vitro pertinents pour la prédiction précoce de l'hépatotoxicité et des propriétés pharmacocinétiques dans le développement de médicaments en utilisant des hépatocytes humains primaires ou des hépatocytes canins, le groupe de travail du professeur Lauschke entend contribuer à la standardisation de la méthodologie dans ce domaine, tout en réduisant la nécessité de recourir à l'expérimentation animale. [1]

Il a été démontré que les sphéroïdes hépatiques conservent des phénotypes et des fonctions physiologiquement pertinents lors d'une culture à long terme. Ils sont donc de très bons candidats pour des applications pharmacologiques et toxicologiques à haut débit ou pour la reproduction expérimentale de maladies chroniques nécessitant une exposition répétée aux médicaments. [2-9]

Les plaques de culture cellulaire 3D pré-revêtues/pré-traitées disponibles constituent une méthode rapide et simple de génération de sphéroïdes. Les plaques disponibles diffèrent tant par leur géométrie que par leur revêtement. Ce sont des facteurs qui influencent la viabilité des cellules, le phénotype moléculaire mais aussi la disponibilité des substances actives. Cette dernière peut être affectée en raison d'une capacité de liaison élevée des revêtements. [10,11]

Dans l'étude récemment publiée, les plaques de culture cellulaire BIOFLOAT™ ont montré d'excellentes performances pour le critère essentiel de formation de sphéroïdes uniques par puits avec des hépatocytes humains primaires (PHH) dans ≥ 95 % des puits. Les sphéroïdes PHH cultivés avec BIOFLOAT™ ont présenté une viabilité cellulaire de ≥ 90 %, tout en conservant l'expression de gènes clés du foie liés au métabolisme des médicaments, à la dégradation de l'éthanol, à la synthèse des acides biliaires et à la différenciation.

Lors du traitement des sphéroïdes PHH avec des substances hépatotoxiques prototypiques, les sphéroïdes PHH avec BIOFLOAT™ ont réagi aux concentrations de substances les plus faibles. Ceci montre que la disponibilité de la substance n'était pas réduite par le revêtement de la plaque.

Afin de réduire le besoin en expérimentation animale dans les essais précliniques de médicaments, les hépatocytes canins primaires (PCH) peuvent être utilisés comme sphéroïdes pour des essais déjà établis. Pour générer des sphéroïdes physiologiquement pertinents et fonctionnels à partir d'hépatocytes canins pour des tests de toxicité aigus et chroniques, le choix de la surface de culture est crucial. BIOFLOAT™ permet de réussir la culture de sphéroïdes d'hépatocytes primaires canins et donc d'élargir, éventuellement, le répertoire des méthodes précliniques.

Dans l'ensemble, ces résultats soulignent la pertinence de BIOFLOAT™ pour la culture d'hépatocytes en recherche préclinique pharmacologique et toxicologique de substances actives par rapport à différents produits disponibles sur le marché.

Littérature

[1] Xing C, Kemas A, Mickols E, Klein K, Artursson P, Lauschke VM. Le choix de plaques de fixation ultra-faible affecte la formation primaire des sphéroïdes hépatiques humains et canins primaires, les phénotypes et la fonction. Biotechnol J. 2024 Feb;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. Transcriptional, Functional, and Mechanistic Comparisons of Stem Cell-Derived Hepatocytes, HepaRG Cells, and Three-Dimensional Human Hepatocyte Spheroids as Predictive In Vitro Systems for Drug-Induced Liver Injury. Drug Metab Dispos. 2017 Apr;45(4):419-429. doi : 10.1124/dmd.116.074369. Epub 2017 Jan 30. PMID : 28137721 ; PMCID : PMC5363699.

[3] Vorrink SU, Ullah S, Schmidt S, Nandania J, Velagapudi V, Beck O, Ingelman-Sundberg M, Lauschke VM. Stabilité métabolique endogène et xénobiotique des hépatocytes humains primaires dans des cultures sphéroïdales 3D à long terme révélée par une combinaison de métabolomique ciblée et non ciblée. FASEB J. 2017 Jun;31(6):2696-2708. doi : 10.1096/fj.201601375R. Epub 2017 Mar 6. PMID : 28264975 ; PMCID : PMC5434660.

[4] Messner S, Fredriksson L, Lauschke VM, Roessger K, Escher C, Bober M, Kelm JM, Ingelman-Sundberg M, Moritz W. Transcriptomic, Proteomic, and Functional Long-Term Characterization of Multicellular Three-Dimensional Human Liver Microtissues. Appl In Vitro Toxicol. 2018 Mar 1;4(1):1-12. doi : 10.1089/aivt.2017.0022. PMID : 32953943 ; PMCID : PMC7500040.

[5] Vorrink SU, Zhou Y, Ingelman-Sundberg M, Lauschke VM. Prediction of Drug-Induced Hepatotoxicity Using Long-Term Stable Primary Hepatic 3D Spheroid Cultures in Chemically Defined Conditions. Toxicol Sci. 2018 Jun 1;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. Utility of spherical human liver microtissues for prediction of clinical drug-induced liver injury. Arch Toxicol. 2017 Aug;91(8):2849-2863. doi : 10.1007/s00204-017-2002-1. Epub 2017 Jun 13. PMID : 28612260 ; PMCID : PMC5515971.

[7] Riede J, Wollmann BM, Molden E, Ingelman-Sundberg M. Primary human hepatocyte spheroids as an in vitro tool for investigating drug compounds with low clearance. Drug Metab Dispos. 2021 Jun 1:DMD-AR-2020-000340. doi : 10.1124/dmd.120.000340. Epub ahead of print. 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. Primary Human Hepatocyte Spheroid Model as a 3D In Vitro Platform for Metabolism Studies. J Pharm Sci. 2021 Jan;110(1):422-431. doi : 10.1016/j.xphs.2020.10.043. Epub 2020 Oct 26. PMID : 33122050.

[9] Preiss LC, Lauschke VM, Georgi K, Petersson C. Multi-Well Array Culture of Primary Human Hepatocyte Spheroids for Clearance Extrapolation of Slowly Metabolized Compounds. AAPS J. 2022 Mar 11;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. Formation de sphéroïdes sur des surfaces non adhésives par la technique de superposition liquide : Considérations et approches pratiques. Biotechnol J. 2018 Jan;13(1). doi : 10.1002/biot.201700417. Epub 2017 Nov 15. PMID : 29058365.

[11] Palmgrén JJ, Mönkkönen J, Korjamo T, Hassinen A, Auriola S. Drug adsorption to plastic containers and retention of drugs in cultured cells under in vitro conditions. Eur J Pharm Biopharm. 2006 Nov;64(3):369-78. doi : 10.1016/j.ejpb.2006.06.005. Epub 2006 Jun 29. PMID : 16905298.