Uma plataforma de Microphysiologic para gordura humana: imprensado tecido adiposo branco

Tecido adiposo é o principal órgão de obesidade, que acarreta custos médicos anuais directos entre US $ 147 bilhões e US $ 210 bilhões nos E.U.¹. O acúmulo de tecido adiposo contribui também para outras principais causas de morte, tais como doenças cardíacas, diabetes tipo II e certos tipos de câncer². Modelos de cultura in vitro são essenciais para estudos metabólicos e desenvolvimento de drogas, mas modelos de pesquisa atual do tecido adiposo tem grandes deficiências. Adipócitos são frágeis, flutuante e células que não aderir ao plástico de cultura de células e, portanto, não podem ser cultivadas usando métodos de cultura de células convencional terminalmente diferenciadas. Desde a década de 1970, vários métodos têm sido utilizados em tentativas para superar esses obstáculos, incluindo a utilização de lamelas de vidro, teto cultura, cultura de suspensão e matrizes extracelulares^{3,4,5, 6 , 7}. no entanto, esses métodos foram marcados por morte celular e o quê, e são usados tipicamente para não mais do que um período de duas semanas de estudo. Além disso, estes modelos não tente recapitular o microambiente adiposa nativo, como eles não mantêm o ECM intacta, as interações entre adipócitos e do estroma apoiar as células, nem as forças contráteis células exercem uns contra os outros em in vivo WAT.

Na ausência de um método de cultura de tecido adiposo primária padrão-ouro, pesquisa adiposa dependeu principalmente pre-adipócitos diferenciados (diffAds). DiffAds são multilocular, aderentes e metabolicamente ativas. Por outro lado, primários adipócitos brancos são unilocular, de e demonstram o metabolismo relativamente baixo. O fracasso dos modelos atuais de cultura de tecido adiposo para recapitular a fisiologia do tecido adiposo maduro saudável provavelmente é um fator importante na ausência de medicamentos aprovados pela FDA que destino diretamente adipócitos. Na verdade, a falta de fisiológica em vitro modelos de órgãos é um grande problema na maioria dos órgãos e doença.

Em seu papel de posição anunciando a criação de seu programa de sistemas de Microphysiological (MPS), o National Institutes of Health (NIH) informou que a taxa de sucesso de 2013 em todos os ensaios clínicos farmacêuticas humanas foi apenas 18% para a fase II e 50% para a fase III ensaios clínicos⁸. O programa MPS é projetado para atender diretamente a incapacidade da monocultura em vitro de fisiologia humana de modelo. O NIH define MPSs como sistemas de cultura compostos de humana primária ou células-tronco em multicelulares construções 3D que recapitular o funcionamento do órgão. Ao contrário dos modelos reducionistas de culturas celulares homogêneos, imortalizado, MPSs com precisão devem modelo celular, droga-célula, medicamentosas e interações de droga-órgão⁹. Ao contrário de métodos de cultura primária a curto prazo, padrões de NIH ditam sustentabilidade MPS durante 4 semanas em cultura⁸. Mais detalhes do programa MPS podem ser encontrados no RFAs (#RFA-TR-18-001)^{10 do NIH}.

Nós desenvolvemos um simples, romance, adaptável, e barato MPS adiposa denominado “imprensado tecido adiposo branco” (SWAT)¹¹. Superamos a flutuabilidade natural dos adipócitos por “imprensar” picado principal tecido adiposo entre lençóis de células do estroma adiposo-derivado (ADSCs) (Figura 1). A construção 3D resultante recapitula o contato célula-célula e o microambiente adiposa nativo cercando adipócitos maduros, com uma população de células de suporte natural dos adipócitos. SWAT foi validada por demonstrar a viabilidade de 8 semanas, resposta a sinalização exógenos, adipokine secreção e enxertia em um modelo animal.