Wpływ długotrwałego leczenia nowymi lekami przeciwpsychotycznymi, brexpiprazolem i lumateperonem, na funkcje i czynność wątroby ludzkiej z wykorzystaniem modelu hepatocytowych sferoidów 3D in vitro

Wątroba jest kluczowym narządem w organizmie, który odpowiada za eliminację ksenobiotyków i leków. Komórki wątroby (hepatocyty) zawierają większość enzymów niezbędnych do metabolizmu leków (CYP). Ludzkie pierwotne hepatocyty, pobrane od
pacjentów, są uważane za złoty standard w badaniach metabolizmu i toksyczności leków, a także za skuteczne i wiarygodne narzędzie do oceny indukcji lub hamowania enzymów cytochromu P450 przez leki. Jednak w konwencjonalnych hodowlach jednowarstwowych (2D) komórki hepatocytów szybko ulegają odróżnicowaniu w ciągu kilku godzin po wysianiu i tracą funkcje wątroby, takie jak produkcja albumin i aktywność enzymu metabolizującego leki (CYP). Może to prowadzić do błędnej interpretacji w ocenie działania leków, dlatego dwuwymiarowe hodowle hepatocytów nie nadają się do badań wymagających długotrwałych fenotypów, takich jak przewlekła toksyczność. Mając na uwadze powyższe przesłanki, badanie toksyczności i/lub metabolizmu nowych leków lub substancji na kulturach komórkowych 2D nie pozwala w pełni przewidzieć tego, co można zaobserwować w organizmie. Ostatnie badania wykazały, że sferoidalne hodowle hepatocytów (agregaty komórkowe 3D) utrzymywały żywotność i funkcjonalność wątroby na poziomach fizjologicznych przez co najmniej 5 tygodni w hodowli, na co wskazują utrzymujące się wysokie poziomy czynników wątrobowych, takich jak wydzielanie albuminy i mocznika. Co więcej, główne enzymy CYP, które są odpowiedzialne za metabolizm leków, nie zmieniły się podczas długotrwałej hodowli, a sferoidy hepatocytów 3D zachowują profile metaboliczne świeżo wyizolowanych lub kriokonserwowanych hepatocytów, co czyni je odpowiednimi do badań in vitro długoterminowego metabolizmu. Ponadto analizy proteomiczne wykazały, że fenotypy molekularne tkanki wątroby in vivo są zachowane w kulturach sferoidalnych. Celem projektu jest przeprowadzenie badań porównawczych przewlekłego leczenia nowymi lekami przeciwpsychotycznymi (brekspiprazolem i lumateperonem) w nowy model in vitro hodowli ludzkich hepatocytów 3D. Istnieją cztery główne cele tego projektu. Pierwszym celem jest ocena wpływu nowych leków przeciwpsychotycznych na cytotoksyczność i polekowe uszkodzenie wątroby (DILI). Drugim celem projektu jest scharakteryzowanie wpływu badanych leków na metabolizm komórkowy, funkcje wątroby, akumulację kwasów żółciowych i lipidów obojętnych w hapatocytowych sferoidach 3D. Trzecim celem jest określenie wpływu badanych leków na profile białkowe sferoidów. Ostatnim celem jest zbadanie wpływu badanych leków na ekspresję i aktywność cytochromu P450 (CYP) w sferoidach ludzkich hepatocytów. Ponadto sprawdzimy czynniki transkrypcyjne regulujące aktywność enzymów CYP. Wyniki uzyskane przy użyciu trzech źródeł komórek do formowania sferoidów 3D (pochodzących z komercyjnych kriokonserwowanych hepatocytów, linii komórkowej HepaRG i pierwotnie izolowanych hepatocytów od pacjentów) w tym projekcie zostaną porównane i zarekomendowane zostaną sferoidy wykazujące najkorzystniejsze wyniki w aspektach fizjologii, farmakologii i toksykologii do dalszych zastosowań w badaniu nowych leków i opracowywaniu leków. Proponowany projekt dostarczy nowych danych do identyfikacji działania farmakologicznego leków stosowanych w długotrwałej terapii różnych chorób, m.in. zaburzeń psychicznych, na ludzką wątrobę.