Innovaties in mini-levermodellen beloven effectievere medicijntests

Een in een laboratorium gekweekt mini-levermodel dat op unieke wijze is gemaakt met levercellen en een synthetisch nanoscaffold is effectief gebleken in het nabootsen van de lever en belooft een nieuwe en effectievere testmethode voor medicijnen die ethischer is dan dierproeven.

Het mini-levermodel, dat werd gemaakt in het laboratorium van Dr. Bahijja Raimi-Abraham, maakt gebruik van een nieuwe aanpak die levercellen combineert met synthetische scaffolds. Deze minilevers, of 3D-leversferoïden, zijn ontworpen om de structuur en functie van de menselijke lever nauwkeuriger na te bootsen dan traditionele 2D-celcultuurmodellen. Deze aanpak biedt een veelbelovend alternatief voor diermodellen voor preklinische geneesmiddelenscreening en toxiciteitstesten.

“Dit onderzoek markeert een cruciale mijlpaal in het streven naar ethische en effectieve methoden voor het testen van geneesmiddelen. Door menselijke leverfuncties nauwkeurig te repliceren, pakt ons in een laboratorium gekweekte mini-levermodel niet alleen de ethische problemen aan die gepaard gaan met dierproeven, maar biedt het ook een betrouwbaarder platform voor het evalueren van de veiligheid en werkzaamheid van geneesmiddelen”, aldus Dr. Raimi-Abraham, hoofddocent farmaceutica.

Onderzoek naar geneesmiddelenontwikkeling maakt al tientallen jaren gebruik van diermodellen om de veiligheid van nieuwe medische kandidaten te testen. Diermodellen brengen echter aanzienlijke ethische problemen en praktische uitdagingen met zich mee, waaronder fysiologische verschillen tussen dieren en mensen, hoge kosten en beschikbaarheid van weefsel. Als gevolg daarvan is er een groeiende belangstelling voor het ontwikkelen van proefdiervrije testmethoden, waaronder het gebruik van in het laboratorium gekweekte menselijke celmodellen.

De lever speelt een cruciale rol bij de ontwikkeling van geneesmiddelen als belangrijke plaats voor het metabolisme van geneesmiddelen. Door geneesmiddelen geïnduceerde leverbeschadiging (DILI) is echter een belangrijke wegversperring, omdat metabolische reacties tot toxische bijwerkingen kunnen leiden. Dit kan leiden tot acuut leverfalen en een frequente factor bij het stoppen van geneesmiddelen tijdens klinische onderzoeken.

Om deze barrière te overwinnen heeft het team van Dr. Raimi-Abraham een ​​nieuw in een laboratorium gekweekt mini-levermodel ontworpen, gemaakt met levercellen en een synthetische nanoscaffold die levercellen effectief nabootst voor het testen van medicijnen. De synthetische nanoscaffold werd geconstrueerd om een ​​ondersteunende structuur voor de levercellen te bieden, waardoor een “celsoep” ontstond die de levercellen en de verbindende nanoscaffold bevat.

Hun resultaten, gepubliceerd in ACS toegepaste materialen en interfacesbenadrukt het succes van de nieuwe in het laboratorium gekweekte minilevers, die superieure celassemblage en leverreplicatie aantoonden. Verdere analyse toonde aan dat deze modellen verbeterde capaciteiten voor het metabolisme van geneesmiddelen vertoonden in vergelijking met andere mini-levermodellen die geen gebruik maakten van de nanoscaffold.

Dit geeft aan dat het nieuwe, in een laboratorium gekweekte mini-levermodel het potentieel zou kunnen hebben om dierproeven bij geneesmiddelenscreening te vervangen. Door het ethische en praktische van diermodellen aan te pakken, inclusief fysiologische verschillen, de daarmee gepaard gaande hoge kosten en de beperkte beschikbaarheid van weefsel, vertoont deze innovatieve benadering een groot potentieel als een nauwkeuriger en ethischer alternatief.

“Dit onderzoek vertegenwoordigt een cruciaal moment in mijn promotietraject en biedt zowel een diep gevoel van prestatie als een kijkje in de toekomst van biomedische innovatie. De ontwikkeling van het mini-levermodel is niet alleen een bewijs geweest van het potentieel van nanotechnologie bij het bevorderen van medisch onderzoek, maar ook een zeer lonende ervaring in het overwinnen van complexe wetenschappelijke uitdagingen”, zegt Lina Wu, Ph.D. van de China Scholarship Council. Onderzoeker, King’s.

Als reactie op ethische zorgen hebben medische toezichthouders, waaronder de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) en de Medicines and Healthcare products Regulatory Agency (MHRA), gepleit voor een grotere toepassing van niet-dierlijke modellen bij de ontdekking en ontwikkeling van geneesmiddelen. De FDA-moderniseringswet 2.0 staat nu alternatieven toe voor dierproeven voor toepassingen van geneesmiddelen en biologische producten. Dr. Bahijja Raimi-Abraham en haar team geloven dat hun in het laboratorium gekweekte minilevers een cruciale stap in deze transitie vertegenwoordigen.

Naast mini-levermodellen wil het Raimi-Abraham-lab hun nanoscaffold-technologie toepassen om modellen voor andere organen te ontwikkelen en mini-orgaanmodellen te creëren die zijn geïntegreerd met microben om specifieke infectieziekten zoals malaria te modelleren. Verder onderzoek zal ook dieper ingaan op de moleculaire mechanismen die de nanoscaffolds gebruiken om de cellen binnen de modellen te ondersteunen.