Opis projektu
Wątroba na układzie scalonym odwzorowująca rytm dobowy pozwala na przewidywanie metabolizmu leków
Wątroba jest głównym narządem, w którym następuje metabolizm leków i ich przetwarzanie na rozpuszczalne w wodzie związki, które są następnie wydalane wraz z płynami ustrojowymi. Procesy badań i rozwoju leków muszą przewidywać różne parametry związane z metabolizmem i toksycznością nowych medykamentów. Wykorzystywane obecnie modele zwierzęce oraz istniejące testy nie pozwalają jednak na dokładne odtworzenie dynamicznego środowiska wątroby. Aby rozwiązać ten problem, zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu CircaCHIP opracował mikrofluidyczną wątrobę na układzie, która pozwala na odwzorowanie dynamiki metabolizmu oraz oscylacji temperatury i hormonów naturalnej tkanki. Ta nowatorska platforma to urządzenie, które pozwala na odwzorowanie rytmu dobowego i umożliwia przewidywanie metabolizmu leków, a także ich toksyczności i współczynnika oczyszczania.
Cel
The liver is responsible for the systemic regulation of human metabolism, responding to a dynamically changing hormonal and nutritional environment. These physiological dynamics limited our ability to model human metabolism in our efforts to create efficient pharmaceutical interventions for prevalent metabolic diseases, such as fatty liver disease, obesity, and type-2 diabetes. In addition, physiological dynamics impact the pharmacokinetics and toxicity of drugs due to circadian changes in drug metabolism, affecting our ability to formulate efficient pharmaceutical interventions or properly assess drug toxicity (i.e. Chronopharmacology). The problem stems from our inability to model the dynamics of human metabolism in vitro, and compounded by the failure of animal models to predict human response due to differences in physiology, metabolic regulation, and an inverted day/night cycles. In addition, in vitro hepatocytes show little to no metabolic function and lack the physiological complexity of human tissue. Therefore, there is a pressing need to develop models that mimic human physiological complexity. Recently, we established groundbreaking libraries of expandable human hepatocytes (Levy et al. Nature Biotechnology 2015) and a cutting-edge liver-on-chip platform that tracks metabolic dynamics in real time (Bavli et al. PNAS 2016). Our technology explained the idiopathic toxicity of acetaminophen and the idiosyncratic toxicity of troglitazone and was recently highlighted by the H2020 program. Here, we describe the development of a novel platform that captures the synchronization of circadian rhythms in self-assembled human micro-livers by microfluidic oscillations of temperature and hormones. Our next generation model for liver metabolism will present a quantum leap in capability, offering to go beyond animal models by predicting time-of-day dependent toxicity and drug clearance. In addition, we will enable the rational design of a new generation of pharmaceuticals
Dziedzina nauki
- medical and health sciencesbasic medicinepharmacology and pharmacypharmaceutical drugs
- medical and health sciencesclinical medicineendocrinologydiabetes
- medical and health sciencesbasic medicinepharmacology and pharmacypharmacokinetics
- engineering and technologyother engineering and technologiesmicrotechnologyorgan on a chip
- medical and health scienceshealth sciencesnutritionobesity
Program(-y)
System finansowania
ERC-POC - Proof of Concept GrantInstytucja przyjmująca
91904 Jerusalem
Izrael