3D spheroid culture as a tool for studying drug metabolism
Aplikace | 2019 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Primární lidské hepatocyty kultivované ve 3D sferoidní formě představují pokročilý model, který lépe simuluje heterotypické a fenotypické vlastnosti jaterních buněk než konvenční 2D kultury. Model 3D sferoidů je zásadní pro spolehlivé hodnocení metabolismu léčiv, toxicity a farmakokinetiky in vitro.
Studie porovnává účinnost metabolických assay ve 3D sferoidních a 2D hepatocytových kulturách. Cílem bylo vyhodnotit aktivitu šesti klíčových CYP450 isoenzymů pomocí high-resolution LC-MS a zhodnotit schopnost 3D modelu generovat a detekovat aktuální metabolity.
Hepatocyty: cryoprezervované, spheroid-qualified lidské hepatocyty (3 000 buněk na sferoid).
Kultivace: 3D sferoidní formace (5denní aglomerace, výměna média každé 48–72 h), 2D kultury na kolagenu (50 000 buněk/well).
Metabolické assay: inkubace šesti substrátů pro CYP2D6, CYP3A4, CYP1A2, CYP2B6, CYP2C9 v serum-free Williams’ E médiu (inkubační doba 2–16 h podle modelu).
Analytika: Vanquish Flex UHPLC s Hypersil BDS C18 kolonkou (5–90 % ACN gradient, 400 µL/min, 15 min) spojený s Q Exactive Plus Hybrid Quadrupole-Orbitrap MS (ESI+, ESI– přepínání, rozlišení 35 000, DDA s HCD MS2).
3D sferoidní kultury produkovaly detekovatelné množství markerových metabolitů z pouhých 3 000 buněk. Ve srovnání s 2D kulturami vykazovaly:
Grafické prezentace (HRMS spektra, kvantifikace metabolitů) potvrdily citlivost a přesnost metody.
3D hepatocytární sferoidy nabízejí robustní platformu pro:
Očekává se integrace 3D sferoidů s mikrofysiologickými systémy (orgány na čipu) a multi-omickými přístupy, které umožní komplexní mapování metabolických drah. Dále je slibná automatizace kultivačních procesů a validace v preklinickém screeningovém kontextu.
Primární lidské 3D hepatocytární sferoidy v kombinaci s high-resolution LC-MS představují efektivní a věrný in vitro model pro studium metabolismu léčiv a jejich metabolitů. Model přináší výhody v citlivosti, specifitě a atmosféře buněčného mikroprostředí.
LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
ZaměřeníMetabolomika
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Primární lidské hepatocyty kultivované ve 3D sferoidní formě představují pokročilý model, který lépe simuluje heterotypické a fenotypické vlastnosti jaterních buněk než konvenční 2D kultury. Model 3D sferoidů je zásadní pro spolehlivé hodnocení metabolismu léčiv, toxicity a farmakokinetiky in vitro.
Cíle a přehled studie
Studie porovnává účinnost metabolických assay ve 3D sferoidních a 2D hepatocytových kulturách. Cílem bylo vyhodnotit aktivitu šesti klíčových CYP450 isoenzymů pomocí high-resolution LC-MS a zhodnotit schopnost 3D modelu generovat a detekovat aktuální metabolity.
Použitá metodika a instrumentace
Hepatocyty: cryoprezervované, spheroid-qualified lidské hepatocyty (3 000 buněk na sferoid).
Kultivace: 3D sferoidní formace (5denní aglomerace, výměna média každé 48–72 h), 2D kultury na kolagenu (50 000 buněk/well).
Metabolické assay: inkubace šesti substrátů pro CYP2D6, CYP3A4, CYP1A2, CYP2B6, CYP2C9 v serum-free Williams’ E médiu (inkubační doba 2–16 h podle modelu).
Analytika: Vanquish Flex UHPLC s Hypersil BDS C18 kolonkou (5–90 % ACN gradient, 400 µL/min, 15 min) spojený s Q Exactive Plus Hybrid Quadrupole-Orbitrap MS (ESI+, ESI– přepínání, rozlišení 35 000, DDA s HCD MS2).
Hlavní výsledky a diskuse
3D sferoidní kultury produkovaly detekovatelné množství markerových metabolitů z pouhých 3 000 buněk. Ve srovnání s 2D kulturami vykazovaly:
- vyšší relativní genovou expresi a aktivitu CYP450 (zejména CYP3A4),
- rozšířenější okno assay pro detekci metabolitů u všech testovaných substrátů,
- vyšší metabolickou kapacitu i při nižším počtu buněk.
Grafické prezentace (HRMS spektra, kvantifikace metabolitů) potvrdily citlivost a přesnost metody.
Přínosy a praktické využití metody
3D hepatocytární sferoidy nabízejí robustní platformu pro:
- screening metabolismu léčiv s vysokou propustností,
- hodnocení farmakokinetických parametrů a interakcí léčiv,
- toxikologické studie chronického charakteru.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se integrace 3D sferoidů s mikrofysiologickými systémy (orgány na čipu) a multi-omickými přístupy, které umožní komplexní mapování metabolických drah. Dále je slibná automatizace kultivačních procesů a validace v preklinickém screeningovém kontextu.
Závěr
Primární lidské 3D hepatocytární sferoidy v kombinaci s high-resolution LC-MS představují efektivní a věrný in vitro model pro studium metabolismu léčiv a jejich metabolitů. Model přináší výhody v citlivosti, specifitě a atmosféře buněčného mikroprostředí.
Reference
- Thermo Fisher Scientific. User Guide: Cryopreserved 3D-Spheroid Qualified Human Hepatocytes. Pub. No. MAN0018280.
- Thermo Fisher Scientific. Thawing and Plating Cryopreserved Hepatocytes. Protocol available at thermofisher.com.
- Thermo Fisher Scientific. Primary Human Hepatocyte 3D Spheroids for Studying Hepatic Function and Drug Toxicity. Poster.
Podobná PDF
High-Throughput Analysis of Cytochrome P450 Inhibition in Intact Human Hepatocytes
2014|Agilent Technologies|Aplikace
High-Throughput Analysis of Cytochrome P450 Inhibition in Intact Human Hepatocytes Application Note Authors Abstract Kari E. Schlicht and Vaughn P. Miller Ultrafast methods of analysis were developed using the Agilent RapidFire Agilent Technologies, Inc. High‑Throughput Mass Spectrometry System in combination…
Klíčová slova
hepatocytes, hepatocytesinhibition, inhibitionsip, sipcyp, cyprapidfire, rapidfireactivity, activitysensor, sensorvitro, vitrolog, loghlms, hlmshydralazine, hydralazinenaphthoflavone, naphthoflavonedesethylamodiaquine, desethylamodiaquinethroughput, throughputcryopreserved
Metabolism study of the novel cathinone derivative 3-MMC combining three in vitro approaches, LC-HRMS acquisition and molecular networking tools
2023|Shimadzu|Postery
Metabolism study of the novel cathinone derivative 3-MMC combining three in vitro approaches, LC-HRMS acquisition and Eliès Zarrouk ; Alan Barnes ; Stephane Moreau ; Neil Loftus ; Sylvain Dulaurent ; Souleiman Elbalkhi ; Franck Saint-Marcoux molecular networking tools CHU…
Klíčová slova
heparg, hepargmetabolites, metabolitesscreening, screeningbiotransformations, biotransformationsmicrosomes, microsomesexpression, expressionprecursor, precursorapplied, appliedgene, geneelbalkhi, elbalkhieliès, elièsmetaphedrone, metaphedronehuman, humananalyze, analyzedulaurent
Agilent LC/Q-TOF and Mass MetaSite Software for Seamless Metabolite Identification
2015|Agilent Technologies|Aplikace
Agilent LC/Q-TOF and Mass MetaSite Software for Seamless Metabolite Identification Application Note Small Molecule Pharmaceuticals Author Abstract Siji Joseph The detection and identification of metabolites is a critical step in the early drug Application Scientist discovery phase. The identification of…
Klíčová slova
metasite, metasiteidentification, identificationmetabolite, metabolitewarfarin, warfarinhydroxywarfarin, hydroxywarfarinmetabolites, metabolitesfiltering, filteringidentified, identifiedmass, masstof, tofregio, regiodrug, drugmetabolism, metabolismhepatocyte, hepatocytehepatocytes
TOWARDS IN-VITRO DIAGNOSTIC IMAGING OF HEPA-RG SPHEROIDS BY DESI TANDEM QUADRUPOLE MS
2023|Waters|Postery
TOWARDS IN-VITRO DIAGNOSTIC IMAGING OF HEPA-RG SPHEROIDS BY DESI TANDEM QUADRUPOLE MS Mark Towers1, Lisa Reid1, Alicia Rosell-Hidalgo2, Kirsten Headspith2 1 Waters Corporation, Wilmslow, Cheshire, UK 2 Cyprotex Ltd., Alderley Park, Cheshire, UK INTRODUCTION RESULTS AND DISCUSSION Dilution series Carbamazepine…
Klíčová slova
perhexiline, perhexilinespheroids, spheroidsdesi, desispheroid, spheroidcarbamazepine, carbamazepinedosing, dosingspheriods, spheriodsimaging, imagingwarfarin, warfarindmso, dmsowere, werewithin, withindetected, detectedcompounds, compoundscev