Een Microphysiologic Platform voor menselijk vet: ingeklemd wit vetweefsel

Adipeus weefsel is het belangrijkste orgaan van obesitas, dat bestemd is voor rechtstreekse jaarlijkse medische kosten tussen $147 miljard en 210 miljard dollar in de US¹. De ophoping van vetweefsel draagt ook bij tot andere belangrijkste doodsoorzaken zoals hart-en vaatziekten, diabetes type II en bepaalde soorten kanker². In vitro cultuur modellen zijn essentieel voor metabole studies en Geneesmiddelenontwikkeling, maar de huidige onderzoeksmodellen van vetweefsel hebben grote tekortkomingen. Adipocytes zijn kwetsbaar, veerkrachtige en terminaal gedifferentieerde cellen die niet voldoet aan de cel cultuur kunststoffen, en daarom niet kunnen worden gekweekt met behulp van conventionele cel kweekmethoden. Sinds de jaren 1970, hebben verschillende methoden gebruikt in pogingen om deze belemmeringen, waaronder het gebruik van glas coverslips, plafond cultuur, cultuur van de opschorting en extracellulaire matrices^{3,4,5, 6 , 7}. echter, deze methoden werden gekenmerkt door celdood en dedifferentiation, en ze worden doorgaans gebruikt voor niet meer dan een twee weken durende studieperiode. Bovendien, deze modellen niet proberen de inheemse obesitas communicatie recapituleren als ze niet kunnen het intact ECM bewaren, de interacties tussen adipocytes en stromale cellen steunen, noch de cellen contractiele krachten op elkaar in in vivo uitoefenen WAT.

In de afwezigheid van een gouden standaard primaire obesitas cultuur-methode, heeft obesitas onderzoek ingeroepen voornamelijk gedifferentieerde pre adipocytes (diffAds). DiffAds zijn multilocular, aanhangend en metabolisch actief. Daarentegen, primaire witte adipocytes zijn unilocular, nonadherent, en getuigen van de relatief lage stofwisseling. Het falen van de huidige obesitas cultuur modellen te recapituleren de Fysiologie van gezonde volwassen adipeus weefsel is waarschijnlijk een belangrijke factor bij gebrek aan FDA-goedgekeurde medicijnen die rechtstreeks gericht zijn op adipocytes. In feite, is het gebrek aan fysiologische in vitro orgel modellen een groot probleem in de meeste organen en ziekte.

In haar stellingname aankondiging van de oprichting van het programma van de Microphysiological systemen (MPS), de National Institutes of Health (NIH) gemeld dat het slagingspercentage van 2013 over alle menselijke farmaceutische klinische proeven slechts 18% voor fase II en 50% voor fase III was klinische proeven⁸. Het MPS programma is ontworpen om direct het onvermogen van in vitro monocultuur te model menselijke fysiologie. De NIH definieert MPSs als cultuur systemen bestaat uit menselijke primaire of stamcellen in meercellige 3D constructies die orgel werking recapituleren. In tegenstelling tot reductionistische modellen van homogene, vereeuwigd celculturen, moet de MPSs nauwkeurig model cel, drug-cel, drug-drug en orgel-drug interacties⁹. In tegenstelling tot korte termijn primaire kweekmethoden dicteren NIH normen MPS duurzaamheid meer dan 4 weken in cultuur⁸. Verdere details van het MPS programma vindt u op de de NIH RFAs (#RFA-TR-18-001)¹⁰.

We hebben ontwikkeld, een eenvoudig, roman, flexibel, en goedkope obesitas MPS genoemd “ingeklemd witte vetweefsel” (SWAT)¹¹. We overwinnen de natuurlijke drijfvermogen van adipocytes door “sodat” gehakt primaire adipeus weefsel tussen bladen van adipeus-afgeleide stromale cellen (ADSCs) (Figuur 1). De resulterende 3D constructie recapituleert de cel-cel-contact en de inheemse obesitas communicatie door omringende volwassen adipocytes met een natuurlijke adipocyte ondersteuning-celpopulatie. SWAT is gevalideerd door het tonen van de 8-weekse levensvatbaarheid, reactie op exogene signalering, de secretie van de adipokine en engraftment in een dierlijk model.