Une plate-forme de Microphysiologic pour la graisse humaine : en sandwich le tissu adipeux blanc

Le tissu adipeux est le principal organe de l’obésité, qui transporte les coûts médicaux annuels directs entre $ 147 milliards et $ 210 milliards dans l’US¹. L’accumulation de tissu adipeux contribue également à d’autres causes principales de décès comme les maladies cardiaques, diabète de type II et certains types de cancer². Modèles de culture in vitro sont essentiels pour les études du métabolisme et le développement de médicaments, mais les modèles actuels de recherche du tissu adipeux ont des lacunes majeures. Les adipocytes sont fragiles, flottant et différencient en phase terminale des cellules qui ne peut pas adhérer aux plastiques de culture cellulaire et par conséquent ne peuvent pas être cultivées à l’aide de méthodes de culture cellulaire conventionnel. Depuis les années 1970, plusieurs méthodes ont été utilisés dans les tentatives pour surmonter ces obstacles, y compris l’utilisation de lamelles de verre, plafond culture, culture en suspension et matrices extracellulaires^{3,4,5, 6 , 7}. Toutefois, ces méthodes ont été marquées par la mort cellulaire et la dédifférenciation, et ils sont généralement utilisés pour pas plus d’une période d’étude de deux semaines. En outre, ces modèles ne pas récapituler le microenvironnement adipeux natif car ils ne conservent pas l’ECM intact, les interactions entre les adipocytes et stromales soutiennent les cellules, ni les cellules contractiles forces exercent les uns des autres en in vivo WAT.

En l’absence d’une méthode de culture de tissu adipeux primaire étalon-or, recherche adipeuse s’est appuyé principalement sur les pré-adipocytes différenciés (diffAds). DiffAds sont multiloculaire, adhérente et métaboliquement actives. En revanche, les adipocytes blancs primaires sont uniloculaires, non adhérentes et démontrent métabolisme relativement faible. L’échec des modèles actuels de culture de tissu adipeux à récapituler la physiologie des tissus sains d’adipeux mature est probablement un facteur important en l’absence de médicaments approuvés par la FDA qui ciblent directement les adipocytes. En fait, le manque de modèles d’organe physiologique in vitro est un problème majeur dans la plupart des organes et des maladies.

Dans son document annonçant la création de son programme de Microphysiological Systems (MPS), le National Institutes of Health (NIH) ont indiqué que le taux de réussite de 2013 à travers tous les essais cliniques pharmaceutiques humains était seulement 18 % pour la phase II et 50 % pour la phase III essais cliniques⁸. Le programme MPS est conçu pour traiter directement de l’incapacité de in vitro de la monoculture de la physiologie humaine modèle. Le NIH définit MPSs comme les systèmes de culture composés des humains primaires ou de cellules souches dans des constructions 3D multicellulaires qui récapitulent le fonctionnement des organes. Contrairement aux modèles réductionnistes de cultures de cellules immortalisées, homogène, MPSs devraient modeler exactement cellules, cellules drogue, médicamenteuses et orgue-drug interactions⁹. À la différence des méthodes de culture primaire à court terme, normes NIH dictent durabilité MPS pendant 4 semaines dans la culture⁸. On trouvera plus de détails sur le programme MPS à la NIH ad (#RFA-TR-18-001)¹⁰.

Nous avons développé un roman simple, adaptable, et peu coûteux MPS adipeuse appelé « en sandwich le tissu adipeux blanc » (SWAT)¹¹. Nous avons surmonté la flottabilité naturelle des adipocytes en « sandwich » haché primaire tissu adipeux entre les feuilles des cellules stromales dérivées d’adipeux (ADSCs) (Figure 1). La construction 3D résultante récapitule le contact de cellule-cellule et le microenvironnement adipeux natif en entourant les adipocytes matures avec une population de cellules de soutien naturel adipocyte. SWAT a été validé en démontrant la viabilité de 8 semaines, réponse à exogène de signalisation, sécrétion adipokine et greffe dans un modèle animal.