Exploración de modelos preclínicos para la enfermedad inflamatoria intestinal

ILas enfermedades inflamatorias intestinales (EII), como la colitis ulcerosa y la enfermedad de Crohn, son síndromes causados ​​por factores genéticos y ambientales que alteran el respuestas inmunes intestinales.¹ Los científicos continúan buscando tratamientos más efectivos y menos dañinos para la EII, que siguen siendo difíciles de alcanzar en parte porque los sistemas modelo actuales no logran replicar los mecanismos clave de la enfermedad. epitelial monocapa celular que recubre la superficie intestinal.¹ Para abordar esta brecha en la investigación, los investigadores recurren a nuevos modelos preclínicos de EII para identificar e investigar clínicamente relevantes. dianas terapéuticas y biomarcadores.¹

Modelos de enfermedad inflamatoria intestinal

In vivo, el epitelio intestinal interactúa con el entorno vecino a través de una compleja interacción, que involucra componentes como el sistema inmunológico, el microambiente tisular y los microbios intestinales. Los modelos preclínicos son herramientas simplificadas que ayudan a los investigadores a estudiar estas interacciones complejas de forma controlada y priorizar las vías bioquímicas relevantes al desarrollar terapias para la EII. Estos modelos incluyen humanizado Sistemas in vitro derivados de células madre que recrean la composición y morfología de la capa de células epiteliales.²

Con este fin, los científicos emplean cada vez más sistemas monocapa. Estos sistemas de cultivo celular están hechos de una sola capa de células madre, que los investigadores cultivan en estructuras, como membranas o hidrogeles. Las células se adhieren al andamio, proliferan y se diferencian en tipos de células intestinales especializadas que recapitulan la composición del epitelio intestinal humano.²

Diferente andamios Permitir a los investigadores ajustar sus sistemas monocapa e investigar propiedades únicas del tracto intestinal humano. Los sistemas monocapa cultivados sobre membranas porosas replican los lados luminal y basal de la monocapa de células epiteliales. A diferencia de los sistemas de modelos 3D, las monocapas también incluyen depósitos de líquido adyacentes al epitelio para que los investigadores examinen las señales inmunes externas presentes en el intestino, como microorganismos y compuestos bioactivos. Los científicos pueden recurrir a modelos monocapa en busca de simplicidad, escalabilidad y compatibilidad con múltiples lecturas de ensayos.²

Lecturas del sistema monocapa

Citotoxicidad

La toxicidad es una consideración clave al desarrollar nuevas terapias, y el epitelio intestinal es una interfaz crucial para Absorción y metabolismo de fármacos in vivo.. Debido a esto, los investigadores que se embarcan en viajes de descubrimiento de fármacos para la EII deben asegurarse de que los candidatos terapéuticos no dañen el ya vulnerable epitelio intestinal. Los sistemas monocapa brindan la oportunidad de monitorear la toxicidad de los fármacos in vitro, lo que permite a los investigadores cuantificar rápidamente la seguridad de los compuestos y clasificar los candidatos inadecuados en las primeras etapas del descubrimiento de fármacos.²

Integridad de la barrera

Las barreras intestinales saludables son esenciales para la protección contra los daños fuga entre la luz intestinal y los tejidos adyacentes.³ Los científicos estudian la ruptura de barreras como evento iniciador de la EII. Las principales células de barrera en el intestino delgado y el colon son células epiteliales, y la disfunción de estas células es de gran importancia. gran interes a los investigadores que investigan la ruptura de barreras.¹ Debido a que las monocapas incorporan la morfología luminal/basal característica del epitelio intestinal in vivo, los investigadores pueden utilizar estos sistemas para descifrar cómo el intestino monitorea su microambiente para detectar defectos de barrera y se comunica con el sistema inmunológico.³ Los modelos monocapa típicamente forman una capa densa que soporta ensayos fisiológicos de funciones de barrera como el transporte de iones y la integridad de la barrera como la resistencia eléctrica transepitelial.TEER).²

Producción de citocinas inflamatorias.

Los investigadores también pueden utilizar estos sistemas para medir la mediado por barrera respuesta inmune.² In vivo, los intestinos desempeñan un papel central en la maduración y el funcionamiento del sistema inmunológico; Las células epiteliales de barrera son primeros respondedores a la inflamación de la EII. En respuesta a las células inmunitarias activas que producen interferón gamma (IFN-γ) y factor de necrosis tumoral (TNF-α), las células epiteliales secretan factores inmunitarios, incluidos los inflamatorios. citocinas como la interleucina 8 (IL-8).^2,3 Porque imitan lo natural. morfología de la barrera Con tipos de células y andamios relevantes, los sistemas de monocapa epitelial respaldan los ensayos inmunológicos fisiológicos, incluidos aquellos que miden la síntesis y secreción de citocinas inflamatorias de quimiocinas.²

Modelos monocapa para el descubrimiento de fármacos centrados en la inflamación

Los modelos monocapa son inmensamente prometedores como sistemas fisiológicos para el descubrimiento de fármacos, ya que proporcionan una lectura de la integridad de la barrera y permiten a los científicos reproducir interacciones intestinales e inmunes complejas. El Servicios InflammaScreen™ de Altis Biosystems son un conjunto de ensayos de lectura diseñados específicamente para acelerar la detección de fármacos y mejorar la relevancia humana del descubrimiento de fármacos centrado en la inflamación gastrointestinal.⁴ Este conjunto de ensayos utiliza Altis Biosystem RepliGut^® Sistema modelo de colon transverso plano, que permite a los investigadores probar rápidamente compuestos, comparar candidatos y clasificar moléculas ineficaces en un sistema de monocapa epitelial inflamatoria. Se controla la integridad de la barrera del tejido mediante TEER y se evalúa la citotoxicidad cuantitativa y la liberación de IL-8. Los investigadores pueden confiar en estos ensayos para obtener información rápida y clínicamente relevante sobre la inflamación intestinal.

Referencias

1. Pizarro TT, et al. Desafíos en la investigación de la EII: mecanismos preclínicos de la EII humana. Inflamación intestinal. 2019;25(Suplemento 2):S5-S12.
2. Dutton JS, et al. Modelos intestinales derivados de células primarias: recapitulando la fisiología. Tendencias Biotecnología. 2019;37(7):744-60.
3. Wang Y, et al. Análisis de la secreción de interleucina 8 mediante una plataforma de monocapa epitelial intestinal humana derivada de células madre. química anal. 2018;90(19):11523-30.
4. Servicios InflammaScreen™. Biosistemas Altis. Consultado el 15 de septiembre de 2023.