Una plataforma de Microphysiologic de grasa humana: intercala tejido adiposo blanco

Tejido adiposo es el órgano principal de la obesidad, que lleva los costos médicos anuales directos entre $ 147 billones y $ 210 billones en los Estados Unidos¹. La acumulación de tejido adiposo contribuye también a otras causas de muerte tales como enfermedad cardíaca, tipo diabetes II y ciertos tipos de cáncer². Modelos de cultivo in vitro son esenciales para los estudios metabólicos y de desarrollo de fármacos, pero modelos actuales de la investigación del tejido adiposo tienen deficiencias importantes. Adipocitos son frágiles, boyante y células que no se adherirán a los plásticos de la cultura de célula y por lo tanto no pueden ser cultivadas utilizando métodos de cultivo celular convencionales terminalmente diferenciadas. Desde la década de 1970, varios métodos se han utilizado en los intentos de superar estas barreras, incluyendo el uso de cubreobjetos de vidrio, techo cultura, cultura de suspensión y matrices extracelulares^{3,4,5, 6 , 7}. sin embargo, estos métodos han sido marcados por la muerte de la célula y diferenciación, y se suelen usar para nada más que un periodo de dos semanas de estudio. Por otra parte, estos modelos no tratan de recapitular el microambiente adiposo nativo ya no sostienen el ECM intacto, las interacciones entre los adipocitos y stromal células de apoyo, ni las fuerzas contráctiles células ejercen sobre otros en en vivo WAT.

En la ausencia de un método estándar de oro en cultivo primario adiposo, investigación adiposo ha confiado principalmente en los adipocitos pre diferenciadas (diffAds). DiffAds son multiloculares, adherente y metabólicamente activo. Por el contrario, adipocitos blancos primarios son uniloculares, nonadherent y demuestran metabolismo relativamente baja. El fracaso de los modelos actuales de cultura adiposo para recapitular la fisiología del tejido adiposo maduro sano es probablemente un factor importante en la ausencia de medicamentos aprobados por la FDA que directamente adipocitos. De hecho, la falta de modelos de órganos fisiológicos en vitro es un problema importante en la mayoría de los órganos y la enfermedad.

En su documento de posición anunciando la creación de su programa de Microphysiological Systems (MPS), los institutos nacionales de salud (NIH) informó que la tasa de éxito de 2013 a través de todos los ensayos clínicos farmacéuticos humanos era sólo 18% para la fase II y 50% para la fase III ensayos clínicos⁸. El programa MPS está diseñado para abordar directamente la imposibilidad de fisiología humana modelo de monocultivo en vitro . El NIH define MPSs como sistemas de cultivo conformados por primaria humano o células madre en multicelulares construcciones 3D que recapitulan el funcionamiento del órgano. A diferencia de los modelos reduccionistas de cultivos de células homogéneas, inmortalizado, MPSs deben modelar con precisión la célula, célula de drogas, fármacos y fármacos órgano interacciones⁹. A diferencia de los métodos de cultivo primario a corto plazo, normas NIH exigen sostenibilidad MPS durante 4 semanas en cultura⁸. Pueden encontrar más detalles sobre el programa MPS en los NIH AFR (#RFA-TR-18-001)¹⁰.

Hemos desarrollado una novela simple, adaptable, y MPS adiposo barato llamado “tejido adiposo blanco intercalada” (SWAT)¹¹. Vencemos la flotabilidad natural de los adipocitos por “bocadillo” picada el principal tejido adiposo entre las hojas de células del estroma adiposo derivados (ADSCs) (figura 1). La construcción resultante 3D recapitula el contacto célula-célula y el microambiente adiposo nativo rodeando adipocitos maduros con una población de célula de soporte natural del adipocito. SWAT ha sido validado por demostrar viabilidad de 8 semanas, respuesta a la señalización, la secreción de adipoquinas y engraftment en un modelo animal exógena.