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Gli scienziati sviluppano la nuova prova per esaminare l'embriotossicità di una droga nelle colture cellulari

I farmaci devono essere sicuri per madre--sono e per i loro feti. Prima che le autorità approvino una nuova droga, deve essere provata nelle prove animali sui roditori incinti e, in generale, sui conigli incinti. Gli scienziati nel dipartimento di scienza e di assistenza tecnica di biosistemi a ETH Zurigo a Basilea ora hanno sviluppato una prova che li permette di esaminare l'embriotossicità di una droga nelle colture cellulari invece degli animali.

La nuova prova ancora non sostituisce le prove animali che siano richieste legalmente come componente del trattamento di approvazione del farmaco. Tuttavia, poichè la nuova procedura è semplice, veloce ed economica, i ricercatori potranno usarla in futuro per esaminare tantissimi candidati della droga ad una fase iniziale del processo di sviluppo. Le sostanze che sono nocive agli embrioni saranno individuate così presto nel processo di sviluppo della droga e non solo nell'embriotossicità studia nelle prove animali. Poiché sono così costose, non effettuare le prove sugli animali fino ad molto più successivamente nel processo di sviluppo della droga con soltanto i candidati potenziali con attenzione preselezionati della droga. Mentre la nuova prova diserba più presto fuori i candidati infruttuosi della droga, può contribuire a ridurre i costi e diminuire il numero degli esperimenti sugli animali.

Prova della coltura cellulare con le cellule staminali

La nuova procedura è un modulo avanzato della prova embrionale della cellula staminale, in cui le sostanze sono provate in vitro sui cosiddetti organismi del embryoid. Questi mucchi tridimensionali di celle sono formati dalle cellule staminali embrionali - in questo caso, da un mouse - e subiscono le prime fasi di sviluppo embrionale durante i dieci giorni. Nessun embrione possibile può essere prodotto da queste celle.

Piombo dal professor Andreas Hierlemann di ETH, il gruppo di ricerca ora ha ampliato questa prova embrionale della cellula staminale per includere il tessuto umano del fegato. “C'è un'intera miriade di sostanze che non sono tossiche nel loro modulo originale, ma può essere trasformato nelle sostanze avverse dal metabolismo umano - particolarmente dal fegato,„ spiega i fischi di Julia, uno studente di laurea nel gruppo di Hierlemann e l'autore principale dello studio, che è stato pubblicato nella scienza avanzata giornale. Contrariamente alla prova embrionale convenzionale della cellula staminale, la prova di recente sviluppato può individuare le sostanze di questa natura.

Organismo su un chip

Dall'inizio alla fine, la nuova prova ha luogo nella sua totalità su un singolo chip della coltura cellulare, che è fornito di vari compartimenti. I compartimenti contengono le sfere del microtissue, formate dalle celle di fegato umane dal ETH InSphero secondario e gli organismi del embryoid, sviluppati dalle cellule staminali del mouse. I microtissues del fegato e gli organismi del embryoid hanno un diametro del millimetro circa mezzo e sono collocati in compartimenti differenti, che sono connessi attraverso i microchannels per garantire uno scambio liquido costante fra i gruppi differenti di celle.

Siamo i primi direttamente per combinare il fegato e le celle embrionali in un organismo-su-un-chip si avvicinano a.„

Fischi di Julia, studente di laurea nel gruppo di Hierlemann e autore principale dello studio

Appena poichè l'apparato circolatorio di una donna incinta collega i trattamenti metabolici in suo fegato con quelli nel suo embrione di sviluppo, questo sistema connesso assicura l'interazione costante fra le celle di fegato e le celle embrionali.

I metaboliti creati dalle celle di fegato - compreso i metaboliti che sono stabili per appena alcuni minuti - possono agire così direttamente sulle celle embrionali.„

Fischi di Julia

Spiega quella che combina i due presente nei singoli di un chip un miglioramento sopra altre prove in vitro esistenti, che studiano esclusivamente il metabolization delle sostanze nel fegato dagli effetti che questi metaboliti hanno sulle celle embrionali.

I fischi continua a descrivere un altro vantaggio di nuova prova: “Contrariamente alle prove sui mouse incinti viventi, nella nostra prova, le sostanze sono metabolizzate dalle celle di fegato umane - cioè appena poichè sarebbero state nel corpo umano quando il farmaco è amministrato.„ Precisa che questa è pertinente, poichè gli esseri umani ed i mouse hanno metabolismi differenti.

Ulteriore sviluppo per la prova di alto-capacità di lavorazione

I ricercatori hanno dimostrato l'efficacia di nuova prova con l'aiuto di ciclofosfoammide. Questa droga chemioterapeutica non ha virtualmente effetto nel suo modulo di base, ma il fegato lo trasforma in una sostanza che è tossica alle celle. Due prove sono state fatte funzionare con ciclofosfoammide: uno ha compreso il fegato/la prova di recente sviluppato organismo del embryoid e gli altri organismi implicati del embryoid da solo senza microtissues del fegato. Che cosa queste prove rivelarici erano che una concentrazione più bassa quadruplo di ciclofosfoammide era abbastanza per avere un effetto contrario sullo sviluppo degli organismi del embryoid quando il tessuto del fegato era presente nello stesso ambiente.

Ora, gli scienziati devono raffinare la prova più ulteriormente prima che possa applicarsi nello sviluppo della droga. Stanno prestando particolare attenzione ai materiali che sono utilizzati nella prova oltre a come le procedure possono essere automatizzate. L'automazione sarebbe necessaria se l'industria farmaceutica o altri ricercatori dovesse potere spiegare la prova su vasta scala per la selezione di alto-capacità di lavorazione dei candidati della droga. Inoltre, gli scienziati desiderano sviluppare una prova che gli usi abbiano riprogrammato le cellule staminali umane (conosciute come le celle di IPS) invece delle cellule staminali del mouse. Poi farebbero basare una prova in vitro interamente sul tessuto umano.

Sorgente:
ETH Zurigo

Riferimento del giornale:

Hierlemann, piattaforma del A. et al. (2019) Microfluidic Multitissue per embriotossicità avanzata che prova in vitro. Scienza avanzata. doi.org/10.1002/advs.201900294