Eine Microphysiologic Plattform für menschliches Fett: weißen Fettgewebe eingeklemmt

Fettgewebe ist das primäre Organ von Fettleibigkeit, die direkte jährlichen medizinische Kosten zwischen $ 147 Milliarden und $ 210 Milliarden in die US-¹trägt. Die Ansammlung von Fettgewebe trägt auch zu anderen führenden Todesursachen wie Herz-Kreislauferkrankungen, Diabetes Typ II und bestimmte Arten von Krebs². In-vitro- Kultur-Modelle sind essentiell für metabolische Studien und Entwicklung von Medikamenten, aber aktueller Forschungsmodelle von Fettgewebe haben erhebliche Mängel. Adipozyten sind zerbrechlich, lebhaft und unheilbar differenzierte Zellen, die Zelle Kultur Kunststoffe nicht halten, und daher können nicht gezüchtet werden mit konventionellen Zelle Kulturmethoden. Seit den 1970er Jahren wurden mehrere Methoden Versuche zur Überwindung dieser Hindernisse, einschließlich der Verwendung von extrazellulären Matrizen^3,4,5, , Glasdeckgläser, Decke Kultur und SUSPENSIONSKULTUR ^{6 , 7}. jedoch diese Methoden durch Zelltod und Entdifferenzierung markiert wurden, und sie sind in der Regel für nicht mehr als einen zweiwöchigen Studienaufenthalt verwendet. Darüber hinaus versuchen diese Modelle nicht die native adipösen Mikroumgebung zu rekapitulieren, wie sie nicht intakte ECM pflegen, die Interaktionen zwischen Adipozyten und Stromazellen Zellen unterstützen, noch die kontraktilen Kräften Zellen auf einander in in-vivo ausüben WAT.

In Ermangelung einer adipösen Primärkultur Goldstandard Methode hat adipösen Forschung in erster Linie auf differenzierte Pre Adipozyten (DiffAds) verlassen. DiffAds sind multilocular, Anhänger und metabolisch aktiv. Im Gegensatz dazu primäre weiße Fettzellen sind unilokuläre, nonadherent und relativ niedrigen Stoffwechsel zu demonstrieren. Das Versagen der aktuellen adipösen Kultur Modelle zu rekapitulieren die Physiologie des gesunden Reifen Fettgewebe ist wahrscheinlich ein wichtiger Faktor in der Abwesenheit von FDA-zugelassene Medikamente, die Fettzellen gezielt ansprechen. In der Tat ist das Fehlen der physiologischen in-vitro- Orgel-Modelle ein großes Problem in den meisten Organen und Krankheiten.

In seiner Positionspapier über die Erstellung des Programms Microphysiological Systeme (MPS) berichtet der National Institute of Health (NIH), dass die 2013 Erfolgsquote über alle klinischen Studien am Menschen pharmazeutischen nur 18 % für Phase II und Phase III 50 war % klinische Studien-⁸. Das MPS-Programm soll die Unfähigkeit der in-vitro- Monokultur, Modell Humanphysiologie direkt anzusprechen. Die NIH definiert MPSs als Kultur-Systeme bestehend aus menschlichen Grund- oder Stammzellen in mehrzelligen 3D Konstrukte, die Orgel funktionieren rekapitulieren. Im Gegensatz zu reduktionistische Modelle von homogenen, verewigt Zellkulturen sollten MPSs genau modellieren, Zell-Zell, Droge-Zelle, Medikamenten und Orgel-medikamentöse Interaktionen⁹. Im Gegensatz zu kurzfristigen Primärkultur Methoden diktieren NIH Standards MPS Nachhaltigkeit mehr als 4 Wochen in Kultur⁸. Weitere Einzelheiten zu den MPS-Programm finden Sie auf der NIH RFAs (#RFA-TR-18-001)¹⁰.

Haben wir einen einfachen, Roman, anpassungsfähig, und preiswerte adipösen MPS bezeichnet “weißen Fettgewebe eingeklemmt” (SWAT)¹¹. Wir überwinden den natürlichen Auftrieb der Adipozyten durch “sandwichartig” Hackfleisch / primäre Fettgewebe zwischen den Blättern von Fettgewebe abgeleitet Stromazellen Zellen (ADSCs) (Abbildung 1). Die daraus resultierenden 3D Konstrukt rekapituliert der Zell-Zell-Kontakt und der native adipösen Mikroumgebung von umliegenden Reifen Adipozyten mit einer natürlichen Adipocyte Unterstützung Zellpopulation. SWAT ist durch den Nachweis von 8 Wochen Lebensfähigkeit, Reaktion auf exogene Signalisierung, Adipokine Sekretion und Engraftment in einem Tiermodell validiert worden.