RU2661105C2 - Method for producing spheroids of heparg cells in a medium without dimethyl sulphoxide - Google Patents
Method for producing spheroids of heparg cells in a medium without dimethyl sulphoxide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661105C2 RU2661105C2 RU2016101926A RU2016101926A RU2661105C2 RU 2661105 C2 RU2661105 C2 RU 2661105C2 RU 2016101926 A RU2016101926 A RU 2016101926A RU 2016101926 A RU2016101926 A RU 2016101926A RU 2661105 C2 RU2661105 C2 RU 2661105C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spheroids
- cells
- heparg
- heparg cells
- usa
- Prior art date
Links
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 70
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 5
- 229960001760 dimethyl sulfoxide Drugs 0.000 title 1
- UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N streptomycin Chemical compound CN[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@](C=O)(O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@H]1O UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims abstract description 20
- 102000018832 Cytochromes Human genes 0.000 claims abstract description 14
- 108010052832 Cytochromes Proteins 0.000 claims abstract description 14
- ZDXPYRJPNDTMRX-VKHMYHEASA-N L-glutamine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-VKHMYHEASA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229930182816 L-glutamine Natural products 0.000 claims abstract description 12
- 229930182555 Penicillin Natural products 0.000 claims abstract description 12
- JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N Penicillin G Chemical compound N([C@H]1[C@H]2SC([C@@H](N2C1=O)C(O)=O)(C)C)C(=O)CC1=CC=CC=C1 JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N 0.000 claims abstract description 12
- VWQWXZAWFPZJDA-CGVGKPPMSA-N hydrocortisone succinate Chemical compound O=C1CC[C@]2(C)[C@H]3[C@@H](O)C[C@](C)([C@@](CC4)(O)C(=O)COC(=O)CCC(O)=O)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 VWQWXZAWFPZJDA-CGVGKPPMSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229950006240 hydrocortisone succinate Drugs 0.000 claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229940049954 penicillin Drugs 0.000 claims abstract description 12
- 229960005322 streptomycin Drugs 0.000 claims abstract description 12
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 claims abstract description 10
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011669 selenium Substances 0.000 claims abstract description 6
- 101000976075 Homo sapiens Insulin Proteins 0.000 claims abstract description 5
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 claims abstract description 5
- 239000012091 fetal bovine serum Substances 0.000 claims abstract description 5
- PBGKTOXHQIOBKM-FHFVDXKLSA-N insulin (human) Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@H]1CSSC[C@H]2C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@H](C(N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CC=3C=CC(O)=CC=3)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CC=3C=CC(O)=CC=3)C(=O)N[C@@H](CSSC[C@H](NC(=O)[C@H](C(C)C)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CC=3C=CC(O)=CC=3)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@H](C(C)C)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CC=3NC=NC=3)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)CNC1=O)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC=1C=CC=CC=1)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC=CC=1)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(O)=O)=O)CSSC[C@@H](C(N2)=O)NC(=O)[C@H](CCC(N)=O)NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@H](C(C)C)NC(=O)[C@@H](NC(=O)CN)[C@@H](C)CC)[C@@H](C)CC)[C@@H](C)O)NC(=O)[C@H](CCC(N)=O)NC(=O)[C@H](CC(N)=O)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@@H](N)CC=1C=CC=CC=1)C(C)C)C1=CN=CN1 PBGKTOXHQIOBKM-FHFVDXKLSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000011534 incubation Methods 0.000 claims abstract 3
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 claims abstract 2
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 claims description 16
- 239000004017 serum-free culture medium Substances 0.000 claims description 8
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 7
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 12
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000012258 culturing Methods 0.000 abstract description 2
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 abstract description 2
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 58
- 210000003494 hepatocyte Anatomy 0.000 description 25
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 18
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 12
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 10
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 8
- NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N insulin Chemical compound N1C(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(NC(=O)CN)C(C)CC)CSSCC(C(NC(CO)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CCC(N)=O)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CSSCC(NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2C=CC(O)=CC=2)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(C)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2NC=NC=2)NC(=O)C(CO)NC(=O)CNC2=O)C(=O)NCC(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CCCNC(N)=N)C(=O)NCC(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC(O)=CC=3)C(=O)NC(C(C)O)C(=O)N3C(CCC3)C(=O)NC(CCCCN)C(=O)NC(C)C(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(O)=O)=O)NC(=O)C(C(C)CC)NC(=O)C(CO)NC(=O)C(C(C)O)NC(=O)C1CSSCC2NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CC(N)=O)NC(=O)C(NC(=O)C(N)CC=1C=CC=CC=1)C(C)C)CC1=CN=CN1 NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 6
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 5
- 102000004877 Insulin Human genes 0.000 description 4
- 108090001061 Insulin Proteins 0.000 description 4
- 239000003797 essential amino acid Substances 0.000 description 4
- 235000020776 essential amino acid Nutrition 0.000 description 4
- JYGXADMDTFJGBT-VWUMJDOOSA-N hydrocortisone Chemical compound O=C1CC[C@]2(C)[C@H]3[C@@H](O)C[C@](C)([C@@](CC4)(O)C(=O)CO)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 JYGXADMDTFJGBT-VWUMJDOOSA-N 0.000 description 4
- 229940125396 insulin Drugs 0.000 description 4
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 4
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 4
- 239000012679 serum free medium Substances 0.000 description 4
- 210000002536 stromal cell Anatomy 0.000 description 4
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 3
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 3
- 206010019851 Hepatotoxicity Diseases 0.000 description 3
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M Lactate Chemical compound CC(O)C([O-])=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 3
- 231100000304 hepatotoxicity Toxicity 0.000 description 3
- 230000007686 hepatotoxicity Effects 0.000 description 3
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 description 3
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 3
- 210000005229 liver cell Anatomy 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 3
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 3
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 3
- 231100000041 toxicology testing Toxicity 0.000 description 3
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 2
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000036983 biotransformation Effects 0.000 description 2
- 230000024245 cell differentiation Effects 0.000 description 2
- 239000003246 corticosteroid Substances 0.000 description 2
- 210000002744 extracellular matrix Anatomy 0.000 description 2
- 210000002950 fibroblast Anatomy 0.000 description 2
- 230000005714 functional activity Effects 0.000 description 2
- 229960000890 hydrocortisone Drugs 0.000 description 2
- 230000001394 metastastic effect Effects 0.000 description 2
- 206010061289 metastatic neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 2
- 231100000028 nontoxic concentration Toxicity 0.000 description 2
- 201000003471 ovarian fetiform teratoma Diseases 0.000 description 2
- DDBREPKUVSBGFI-UHFFFAOYSA-N phenobarbital Chemical compound C=1C=CC=CC=1C1(CC)C(=O)NC(=O)NC1=O DDBREPKUVSBGFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960002695 phenobarbital Drugs 0.000 description 2
- JQXXHWHPUNPDRT-WLSIYKJHSA-N rifampicin Chemical compound O([C@](C1=O)(C)O/C=C/[C@@H]([C@H]([C@@H](OC(C)=O)[C@H](C)[C@H](O)[C@H](C)[C@@H](O)[C@@H](C)\C=C\C=C(C)/C(=O)NC=2C(O)=C3C([O-])=C4C)C)OC)C4=C1C3=C(O)C=2\C=N\N1CC[NH+](C)CC1 JQXXHWHPUNPDRT-WLSIYKJHSA-N 0.000 description 2
- 229960001225 rifampicin Drugs 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000010473 stable expression Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000002676 xenobiotic agent Substances 0.000 description 2
- 108020004463 18S ribosomal RNA Proteins 0.000 description 1
- MXHRCPNRJAMMIM-SHYZEUOFSA-N 2'-deoxyuridine Chemical group C1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1N1C(=O)NC(=O)C=C1 MXHRCPNRJAMMIM-SHYZEUOFSA-N 0.000 description 1
- 125000000972 4,5-dimethylthiazol-2-yl group Chemical group [H]C([H])([H])C1=C(N=C(*)S1)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 108010088751 Albumins Proteins 0.000 description 1
- 102000009027 Albumins Human genes 0.000 description 1
- 108010078791 Carrier Proteins Proteins 0.000 description 1
- 102000019034 Chemokines Human genes 0.000 description 1
- 108010012236 Chemokines Proteins 0.000 description 1
- 102000004328 Cytochrome P-450 CYP3A Human genes 0.000 description 1
- 108010081668 Cytochrome P-450 CYP3A Proteins 0.000 description 1
- ZBNZXTGUTAYRHI-UHFFFAOYSA-N Dasatinib Chemical compound C=1C(N2CCN(CCO)CC2)=NC(C)=NC=1NC(S1)=NC=C1C(=O)NC1=C(C)C=CC=C1Cl ZBNZXTGUTAYRHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000010834 Extracellular Matrix Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010037362 Extracellular Matrix Proteins Proteins 0.000 description 1
- 206010016654 Fibrosis Diseases 0.000 description 1
- 206010019663 Hepatic failure Diseases 0.000 description 1
- 206010019695 Hepatic neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 208000005176 Hepatitis C Diseases 0.000 description 1
- 101000615488 Homo sapiens Methyl-CpG-binding domain protein 2 Proteins 0.000 description 1
- 108091006905 Human Serum Albumin Proteins 0.000 description 1
- 102000008100 Human Serum Albumin Human genes 0.000 description 1
- WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N L-glutamic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- 239000002067 L01XE06 - Dasatinib Substances 0.000 description 1
- MKXZASYAUGDDCJ-SZMVWBNQSA-N LSM-2525 Chemical compound C1CCC[C@H]2[C@@]3([H])N(C)CC[C@]21C1=CC(OC)=CC=C1C3 MKXZASYAUGDDCJ-SZMVWBNQSA-N 0.000 description 1
- 102100021299 Methyl-CpG-binding domain protein 2 Human genes 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 102000007399 Nuclear hormone receptor Human genes 0.000 description 1
- 108020005497 Nuclear hormone receptor Proteins 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108020004459 Small interfering RNA Proteins 0.000 description 1
- 238000012288 TUNEL assay Methods 0.000 description 1
- 102000004338 Transferrin Human genes 0.000 description 1
- 108090000901 Transferrin Proteins 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000008238 biochemical pathway Effects 0.000 description 1
- 230000008827 biological function Effects 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 1
- 230000003833 cell viability Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 229960001334 corticosteroids Drugs 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 229960002448 dasatinib Drugs 0.000 description 1
- MXHRCPNRJAMMIM-UHFFFAOYSA-N desoxyuridine Natural products C1C(O)C(CO)OC1N1C(=O)NC(=O)C=C1 MXHRCPNRJAMMIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001784 detoxification Methods 0.000 description 1
- 229960001985 dextromethorphan Drugs 0.000 description 1
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 235000015872 dietary supplement Nutrition 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000004761 fibrosis Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229930195712 glutamate Natural products 0.000 description 1
- 208000006454 hepatitis Diseases 0.000 description 1
- 231100000283 hepatitis Toxicity 0.000 description 1
- 208000010710 hepatitis C virus infection Diseases 0.000 description 1
- 206010073071 hepatocellular carcinoma Diseases 0.000 description 1
- 239000000411 inducer Substances 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 1
- 229960003350 isoniazid Drugs 0.000 description 1
- QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N isoniazide Chemical compound NNC(=O)C1=CC=NC=C1 QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000001865 kupffer cell Anatomy 0.000 description 1
- 231100000835 liver failure Toxicity 0.000 description 1
- 208000007903 liver failure Diseases 0.000 description 1
- 208000014018 liver neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 230000037353 metabolic pathway Effects 0.000 description 1
- XZWYZXLIPXDOLR-UHFFFAOYSA-N metformin Chemical compound CN(C)C(=N)NC(N)=N XZWYZXLIPXDOLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960003105 metformin Drugs 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 230000004660 morphological change Effects 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 108020004017 nuclear receptors Proteins 0.000 description 1
- 229960005489 paracetamol Drugs 0.000 description 1
- 244000045947 parasite Species 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000069 prophylactic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003248 secreting effect Effects 0.000 description 1
- 230000019491 signal transduction Effects 0.000 description 1
- 210000004500 stellate cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 239000012581 transferrin Substances 0.000 description 1
- 210000003556 vascular endothelial cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000003612 virological effect Effects 0.000 description 1
- 229960005080 warfarin Drugs 0.000 description 1
- PJVWKTKQMONHTI-UHFFFAOYSA-N warfarin Chemical compound OC=1C2=CC=CC=C2OC(=O)C=1C(CC(=O)C)C1=CC=CC=C1 PJVWKTKQMONHTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000031143 xenobiotic glucuronidation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
- C12N5/06—Animal cells or tissues; Human cells or tissues
- C12N5/0602—Vertebrate cells
- C12N5/067—Hepatocytes
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Gastroenterology & Hepatology (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для получения дифференцированных клеток HepaRG в составе сфероидов с высоким уровнем экспрессии основных цитохромов Р450 как модели печени человека, в частности, для доклинической оценки биотрансформации и гепатотоксичности лекарственных средств.The invention relates to biotechnology and can be used to obtain differentiated HepaRG cells in the composition of spheroids with a high level of expression of the main cytochromes P450 as a model of the human liver, in particular, for preclinical evaluation of biotransformation and hepatotoxicity of drugs.
Клетки линии HepaRG обладают уникальной способностью дифференцироваться in vitro и приобретать основные характеристики зрелых гепатоцитов человека, включая экспрессию цитохромов семейства Р450, ферментов II фазы метаболизма, транспортеров и ядерных рецепторов [ S. et al. Stable expression, activity, and inducibility of cytochromes P450 in differentiated HepaRG cells. // Drug Metab. Dispos. 2010. Vol. 38, №3. P. 516-525].HepaRG cells have the unique ability to differentiate in vitro and acquire the basic characteristics of mature human hepatocytes, including the expression of cytochromes of the P450 family, phase II metabolism enzymes, transporters, and nuclear receptors [ S. et al. Stable expression, activity, and inducibility of cytochromes P450 in differentiated HepaRG cells. // Drug Metab. Dispos. 2010. Vol. 38, No. 3. P. 516-525].
Для дифференцировки и достижения оптимальной экспрессии ферментов метаболизма клетки HepaRG культивируют в высокой плотности (в монослое, 2D) в присутствии ДМСО (1-2% ДМСО). В таких условиях (в присутствии ДМСО), например, основной цитохром печени Сур3А4 не отвечает на воздействие стандартных индукторов, фенобарбитала и рифампицина, а при отмене ДМСО происходит значительное снижение активности и экспрессии цитохромов. Следовательно, необходим подбор условий культивирования для создания аккуратной модели, содержащей функциональные гепатоциты [ S. et al. Stable expression, activity, and inducibility of cytochromes P450 in differentiated HepaRG cells. // Drug Metab. Dispos. 2010. Vol. 38, №3. P. 516-525; LeCluyse E.L. et al. Organotypic liver culture models: meeting current challenges in toxicity testing. // Crit. Rev. Toxicol. 2012. Vol. 42, №6. P. 501-548].To differentiate and achieve optimal expression of metabolic enzymes, HepaRG cells are cultured in high density (in a monolayer, 2D) in the presence of DMSO (1-2% DMSO). Under such conditions (in the presence of DMSO), for example, the main liver cytochrome Sur3A4 does not respond to standard inducers, phenobarbital and rifampicin, and when DMSO is canceled, a significant decrease in the activity and expression of cytochromes occurs. Therefore, the selection of cultivation conditions is necessary to create an accurate model containing functional hepatocytes [ S. et al. Stable expression, activity, and inducibility of cytochromes P450 in differentiated HepaRG cells. // Drug Metab. Dispos. 2010. Vol. 38, No. 3. P. 516-525; LeCluyse EL et al. Organotypic liver culture models: meeting current challenges in toxicity testing. // Crit. Rev. Toxicol. 2012. Vol. 42, No. 6. P. 501-548].
Один из подходов решения данной проблемы заключается в формировании органотипических трехмерных (3D) моделей. Данные модели в наибольшей степени отражают структурную организацию ткани (межклеточные контакты, полярность клеток и т.п.). Кроме того, биохимические, метаболические и сигнальные пути в клетках в составе таких моделей наиболее активны по сравнению с 2D моделями [LeCluyse E.L. et al. Organotypic liver culture models: meeting current challenges in toxicity testing. // Crit. Rev. Toxicol. 2012. Vol. 42, №6. P. 501-548; Takahashi Y. et al. Three-dimensional (3D) spheroid cultures improve the metabolic gene expression profiles of HepaRG cells. // Biosci. Rep. 2015]. Для поддержания и длительного сохранения функциональной активности 3D моделей печени используют несколько подходов или их сочетание: 1) культивируют сфероиды в средах со смесью факторов, гормонов, антиоксидантов без добавления сыворотки/компонентов животного происхождения (Biopredic, Life Technologies, PromoCell); 2) включают в состав сфероидов непаренхимные клетки печени (клетки эндотелия сосудов, звездчатые клетки, клетки Купфера и т.п.), способные формировать внеклеточный матрикс и выделять факторы роста, хемокины (Insphero); 3) используют внеклеточные матриксы и микробиореакторы с циркуляцией питательной среды [Bao J. et al. Serum-free medium and mesenchymal stromal cells enhance functionality and stabilize integrity of rat hepatocyte spheroids. // Cell Transplant. 2013. Vol. 22, №2. P. 299-308; Wang Z. et al. HepaRG culture in tethered spheroids as an in vitro three-dimensional model for drug safety screening. // J. Appl. Toxicol. 2015. Vol. 35, №8. P. 909-917; Materne E.-M., Tonevitsky A.G., Marx U. Chip-based liver equivalents for toxicity testing--organotypicalness versus cost-efficient high throughput. // Lab Chip. 2013. Vol. 13, №18. P. 3481-3495; Press A.T. et al. Cell type-specific delivery of short interfering RNAs by dye-functionalised theranostic nanoparticles. // Nat. Commun. 2014. Vol. 5. P. 5565.]. Протоколы формирования 3D моделей печени и способы поддержания их функциональной активности разнообразны и зависят от типа клеток и их происхождения (первичные гепатоциты человека или животных, клетки линии HepaRG и т.д.), а также от поставленных задач (анализ гепатотоксичности препаратов, создание модели фиброза, диабета и т.п.).One approach to solving this problem is to form organotypic three-dimensional (3D) models. These models most reflect the structural organization of the tissue (intercellular contacts, cell polarity, etc.). In addition, biochemical, metabolic, and signaling pathways in cells as part of such models are most active compared to 2D models [LeCluyse E.L. et al. Organotypic liver culture models: meeting current challenges in toxicity testing. // Crit. Rev. Toxicol. 2012. Vol. 42, No. 6. P. 501-548; Takahashi Y. et al. Three-dimensional (3D) spheroid cultures improve the metabolic gene expression profiles of HepaRG cells. // Biosci. Rep. 2015]. Several approaches or a combination of these are used to maintain and maintain the functional activity of 3D liver models for a long time: 1) spheroids are cultured in media with a mixture of factors, hormones, antioxidants without the addition of animal serum / components (Biopredic, Life Technologies, PromoCell); 2) include nonparenchymal liver cells (vascular endothelial cells, stellate cells, Kupffer cells, etc.) in the composition of spheroids, capable of forming an extracellular matrix and secreting growth factors, chemokines (Insphero); 3) use extracellular matrices and microbioreactors with nutrient circulation [Bao J. et al. Serum-free medium and mesenchymal stromal cells enhance functionality and stabilize integrity of rat hepatocyte spheroids. // Cell Transplant. 2013. Vol. 22, No. 2. P. 299-308; Wang Z. et al. HepaRG culture in tethered spheroids as an in vitro three-dimensional model for drug safety screening. // J. Appl. Toxicol. 2015. Vol. 35, No. 8. P. 909-917; Materne E.-M., Tonevitsky A.G., Marx U. Chip-based liver equivalents for toxicity testing - organotypicalness versus cost-efficient high throughput. // Lab Chip. 2013. Vol. 13, No. 18. P. 3481-3495; Press A.T. et al. Cell type-specific delivery of short interfering RNAs by dye-functionalized theranostic nanoparticles. // Nat. Commun. 2014. Vol. 5. P. 5565.]. The protocols for the formation of 3D models of the liver and methods for maintaining their functional activity are diverse and depend on the type of cells and their origin (primary human or animal hepatocytes, HepaRG cells, etc.), as well as on tasks (analysis of hepatotoxicity of drugs, creation of a fibrosis model diabetes, etc.).
В патенте US 7456018 В2 описана линия гепатомы человека и условия культивирования. В изобретении представлен набор клеток, полученный из клонированных раковых клеток печени человека. Представленная клеточная культура подходит для использования в диагностических, терапевтических и профилактических целях, для исследований вирусных заболеваний. Клеточная линия HepaRG получена из гепатом и является примером клеточной линии, имеющей все характеристики линий, может быть инфицирована естественным путем паразитами, вирусами, имеет соответствующие клеткам печени морфологические характеристики, и обладает всеми биологическими функциями гепатоцита.US 7456018 B2 describes a human hepatoma line and culture conditions. The invention provides a set of cells obtained from cloned cancer cells of a human liver. The presented cell culture is suitable for use in diagnostic, therapeutic and prophylactic purposes, for the study of viral diseases. The HepaRG cell line is derived from hepatitis and is an example of a cell line that has all the characteristics of the lines, can be naturally infected with parasites, viruses, has morphological characteristics corresponding to liver cells, and has all the biological functions of the hepatocyte.
Клетки были выделены из опухоли печени, взятой у пациента, страдающего от гепатокарциномы и вирусного гепатита С.Cells were isolated from a liver tumor taken from a patient suffering from hepatocarcinoma and viral hepatitis C.
Процесс культивирования включает в себя:The cultivation process includes:
- фазу пролиферации клеток в культуральной среде, содержащей кортикостероиды в нетоксичной концентрации, которая способствует оптимальной дифференциации нормальных гепатоцитов человека;- the phase of cell proliferation in a culture medium containing corticosteroids in a non-toxic concentration, which contributes to the optimal differentiation of normal human hepatocytes;
- далее, достигнув полной конфлюентности, в фазу дифференцировки клеток добавление ДМСО в количестве, достаточном для индукции дифференцировки.- further, having reached complete confluence, in the phase of cell differentiation the addition of DMSO in an amount sufficient to induce differentiation.
В патенте описано использование различных культуральных сред для получения, поддержания, пролиферации, дифференциации, трансфекции, инфецировании линии. Культуральная среда должна содержать, по крайней мере, один кортикостероид, преимущественно гидрокортизона гемисукцинат в нетоксичной концентрации, которая способствует оптимальной дифференциации нормальных гепатоцитов человека, для сохранения стабильности клеточной популяции. Для культивирования клеток HepaRG используют среду Вильямса Е, с 5 мкг/мл инсулина, 100 ед/мл пенициллина, 100 мкг/мл стрептомицина, 5,10 - 7 М гидрокортизона гемисукцината, 2 мМ/мл L-глутамина и 10% FCS.The patent describes the use of various culture media to obtain, maintain, proliferate, differentiate, transfect, and line infection. The culture medium should contain at least one corticosteroid, mainly hydrocortisone hemisuccinate in a non-toxic concentration, which contributes to the optimal differentiation of normal human hepatocytes in order to maintain the stability of the cell population. For the cultivation of HepaRG cells, Williams E medium is used, with 5 μg / ml insulin, 100 u / ml penicillin, 100 μg / ml streptomycin, 5.10 - 7 M hemisuccinate hydrocortisone, 2 mM / ml L-glutamine and 10% FCS.
Кариотип клеток HepaRG следует анализировать после 8 пассажей. Для изменения морфологии клеток при дифференциации используют среду, которую готовят из основной среды, содержащей только 5 мг/л инсулина и 10% FCS, 2% ДМСО и 5*10-5 М гидрокортизон гемисукцината. При культивировании после 2-4-х дней среда вызывает гибель более 90% клеток и морфология выживших клеток значительно изменяется.HepaRG cell karyotypes should be analyzed after 8 passages. To change the morphology of cells during differentiation, a medium is used, which is prepared from the main medium containing only 5 mg / l of insulin and 10% FCS, 2% DMSO and 5 * 10-5 M hydrocortisone hemisuccinate. When cultured after 2-4 days, the medium causes the death of more than 90% of the cells and the morphology of the surviving cells changes significantly.
Во время фазы пролиферации, клетки HepaRG образуют однородную популяцию с эпителиальным фенотипом (отсутствие регулярной структурной организации). После того как будет достигнута полная конфлюентность, клетки претерпевают значительные морфологические изменения. После четырех недель увеличивается число гранулированных гепатоцитов. Добавление ДМСО через две недели индуцирует полную морфологическую дифференциацию - происходит организация клеток в трабекулы, результаты сопоставимы с полученными в первичной культуре нормальных гепатоцитов, образующих структуры типа каналец.During the proliferation phase, HepaRG cells form a homogeneous population with an epithelial phenotype (lack of regular structural organization). After complete confluence is achieved, the cells undergo significant morphological changes. After four weeks, the number of granular hepatocytes increases. The addition of DMSO in two weeks induces complete morphological differentiation - the cells are organized into trabeculae, the results are comparable to those obtained in primary culture of normal hepatocytes that form tubule-like structures.
В патенте приведены значения экспрессии основных генов клеток линии HepaRG. Более того, при сравнении были установлены соотносимые уровни экспрессии в человеческих гепатоцитах и клетках HepaRG.The patent shows the expression values of the main genes of the HepaRG cell line. Moreover, by comparison, correlated expression levels were established in human hepatocytes and HepaRG cells.
Клетки HepaRG обладают активностью ферментов, связанных с функцией детоксикации на уровне, практически эквивалентном для нормальных гепатоцитов человека, за исключением декстрометорфана деметилазы, активность которой немного меньше.HepaRG cells have enzyme activity associated with detoxification at a level almost equivalent to normal human hepatocytes, with the exception of dextromethorphan demethylase, which is slightly less active.
Недостатком данной методики культивирования в присутствии ДМСО является отсутствие индкуции основного цитохрома печени Сур3А4 при добавлении фенобарбитала и рифампицина, а также отсутствие трехмерной структурной организации.The disadvantage of this cultivation technique in the presence of DMSO is the lack of induction of the main liver cytochrome Sur3A4 with the addition of phenobarbital and rifampicin, as well as the absence of three-dimensional structural organization.
В патенте ЕР 2421954 A1 (WO 2010123357 А1) описано изобретение, включающее культуру клеточной линии человеческого гепатоцита и ее использование в биоискуственной системе печени (BAL). Эти системы используют для лечения пациентов, страдающих от недостаточности печени, что позволяют временно компенсировать потери гепатоцеллюлярной функции и содержат биореактор с функциональными клетками печени. Основная сложность - получение клеток с широким функциональным спектром метаболизма из недавно выделенных гепатоцитов человека, пригодных для успешного клинического применения в BAL. Авторами настоящего изобретения удалось разработать линию человеческих гепатоцитов с широким спектром метаболизма и функциональными возможностями.Patent EP 2421954 A1 (WO 2010123357 A1) describes an invention comprising the culture of a human hepatocyte cell line and its use in the bio-artificial liver system (BAL). These systems are used to treat patients suffering from liver failure, which allows you to temporarily compensate for the loss of hepatocellular function and contain a bioreactor with functional liver cells. The main difficulty is obtaining cells with a wide functional spectrum of metabolism from recently isolated human hepatocytes suitable for successful clinical use in BAL. The authors of the present invention managed to develop a line of human hepatocytes with a wide spectrum of metabolism and functionality.
В качестве культуры используют HepaRG, взятую из национальной коллекции культур микроорганизмов Института Пастера, (№1-2652). Клетки культивируют в виде 3D-образований. В фазу пролиферации гепатоциты культивируют в среде, предпочтительно содержащей сыворотку, гормоны, факторы роста и антибиотики. В фазе дифференцировки гепатоциты культивируют в среде, предпочтительно содержащей, по меньшей мере, 0,5 мМ глутамата, сыворотки, гормоны, факторы роста и антибиотики. Фаза дифференцировки клеток включает культивирование клеток в культуральной среде не содержащей ДМСО.As a culture using HepaRG, taken from the national collection of cultures of microorganisms of the Pasteur Institute, (No. 1-2652). Cells are cultured as 3D formations. In the proliferation phase, hepatocytes are cultured in a medium preferably containing serum, hormones, growth factors and antibiotics. In the differentiation phase, hepatocytes are cultured in a medium preferably containing at least 0.5 mM glutamate, serum, hormones, growth factors and antibiotics. The cell differentiation phase involves culturing cells in a culture medium not containing DMSO.
На этапе пролиферации клетки культивируют в виде монослоя или суспензии, далее в виде трехмерных моделей.At the proliferation stage, cells are cultured as a monolayer or suspension, then in the form of three-dimensional models.
В патенте описана культуральная среда. Дифференцированные клетки имеют печень-специфическую метаболическую активность, характеризуемую следующими метаболическими параметрами:The patent describes a culture medium. Differentiated cells have a liver-specific metabolic activity, characterized by the following metabolic parameters:
- скорость элиминации аммиака должна составлять, по меньшей мере, 0,05 мкмоль/ч/мг белка;- the rate of elimination of ammonia should be at least 0.05 μmol / h / mg protein;
- скорость производства мочевины должна составлять, по крайней мере, 0,003 мкмоль/ч/мг белка;- the urea production rate should be at least 0.003 μmol / h / mg protein;
- скорость производства apoAl должна составлять, по крайней мере, 0,02 нг/ч/мг белка;- the production rate of apoAl should be at least 0.02 ng / h / mg protein;
- скорость потребления лактата должна составлять, по меньшей мере, 0,02 мкмоль/ч/мг протеина.- the rate of consumption of lactate should be at least 0.02 μmol / h / mg protein.
- скорость производства альбумина должна составлять, по крайней мере, 1 нг/ч/мг белка.- albumin production rate should be at least 1 ng / h / mg protein.
Уровень экспрессии CPS в дифференцированных клетках должен составлять не более 20%, предпочтительно более 40% от уровня экспрессии 18S рРНК; уровень экспрессии GS более 250%, предпочтительно более 300%, уровень экспрессии CYP3A4 должен превышать 70%, предпочтительно более 100%.The level of CPS expression in differentiated cells should be no more than 20%, preferably more than 40% of the expression level of 18S rRNA; the level of GS expression is more than 250%, preferably more than 300%, the level of CYP3A4 expression should exceed 70%, preferably more than 100%.
Техническая задача, на решение которой направлено разработанное техническое решение, состоит в разработке способа дифференцировки клеток HepaRG для получения модели печени человека в виде сфероидов клеток HepaRG с высоким уровнем экспрессии основных цитохромов Р450.The technical problem to which the developed technical solution is directed is to develop a method for differentiating HepaRG cells to obtain a human liver model in the form of spheroids of HepaRG cells with a high level of expression of the main P450 cytochromes.
Технический результат, получаемый при реализации разработанного способа, состоит в возможности исследования метаболизма и токсичности фармпрепаратов в клетках HepaRG.The technical result obtained by the implementation of the developed method consists in the possibility of studying the metabolism and toxicity of pharmaceuticals in HepaRG cells.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать способ дифференцировки и культивирования без добавления ДМСО и сыворотки.To achieve the technical result, it is proposed to use the method of differentiation and cultivation without the addition of DMSO and serum.
Клетки линии HepaRG культивируют в полной питательной среде (ППС): William’s Е с добавлением L-глутамина (Gibco, США), 10% фетальной бычьей сыворотки (HyClone, Thermo Scientific, США), 5 мкг/мл рекомбинантного инсулина человека (Gibco, США), 5×10-5 М гидрокортизона гемисукцината (Sigma, США), 1% пенициллина/стрептомицина (Gibco, США), в CO2-инкубаторе (37°C, 95% воздуха, 5% СО2, относительная влажность 98%).HepaRG cells were cultured in complete culture medium (PPS): William's E supplemented with L-glutamine (Gibco, USA), 10% fetal bovine serum (HyClone, Thermo Scientific, USA), 5 μg / ml recombinant human insulin (Gibco, USA ), 5 × 10 -5 M hydrocortisone hemisuccinate (Sigma, USA), 1% penicillin / streptomycin (Gibco, USA), in a CO2 incubator (37 ° C, 95% air, 5% CO 2 , relative humidity 98%) .
По достижении клетками конфлюентного монослоя для индукции дифференцировки в ППС вносят 2% ДМСО. Через 14 дней после начала дифференцировки формируют сфероиды, состоящие из 5000 клеток HepaRG, в ППС без ДМСО;After the cells reach a confluent monolayer, 2% DMSO is added to the PPS to induce differentiation. 14 days after the start of differentiation, spheroids consisting of 5000 HepaRG cells are formed in PPS without DMSO;
Сфероиды формируют в 96-луночных планшетах с низкой адгезией и U-образным дном в течение 5 дней.Spheroids are formed in 96-well plates with low adhesion and a U-shaped bottom for 5 days.
После 5 дней формирования сфероиды переносят в бессывороточную питательную среду и инкубируют еще сутки. В состав бессывороточной питательной среды (БПС) входят: William’s Е с добавлением L-глутамина (Gibco, США), 1x Insulin-Transferrin-Selenium (ITS-G, Thermo Scientific, США), 1 μг/мл бычьего сывороточного альбумина (BSA, Sigma, Германия), 5×10-5 М гидрокортизона гемисукцината (Sigma, США), 1х заменимых аминокислот (NEAA, Thermo Scientific, США), 1% пенициллина/стрептомицина (Gibco, США) [PromoCell (Hepatocyte Medium), Life Technologies (Hepatocyte Maintenance Supplement Pack)] [Bao J. et al. Serum-free medium and mesenchymal stromal cells enhance functionality and stabilize integrity of rat hepatocyte spheroids. // Cell Transplant. 2013. Vol. 22, №2. P. 299-308; Wang Z. et al. HepaRG culture in tethered spheroids as an in vitro three-dimensional model for drug safety screening. // J. Appl. Toxicol. 2015. Vol. 35, №8. P. 909-917].After 5 days of formation, spheroids are transferred to serum-free culture medium and incubated for another day. Serum-free culture media (BPS) include: William's E supplemented with L-glutamine (Gibco, USA), 1x Insulin-Transferrin-Selenium (ITS-G, Thermo Scientific, USA), 1 μg / ml bovine serum albumin (BSA, Sigma, Germany), 5 × 10 -5 M hydrocortisone hemisuccinate (Sigma, USA), 1 x essential amino acids (NEAA, Thermo Scientific, USA), 1% penicillin / streptomycin (Gibco, USA) [PromoCell (Hepatocyte Medium), Life Technologies (Hepatocyte Maintenance Supplement Pack)] [Bao J. et al. Serum-free medium and mesenchymal stromal cells enhance functionality and stabilize integrity of rat hepatocyte spheroids. // Cell Transplant. 2013. Vol. 22, No. 2. P. 299-308; Wang Z. et al. HepaRG culture in tethered spheroids as an in vitro three-dimensional model for drug safety screening. // J. Appl. Toxicol. 2015. Vol. 35, No. 8. P. 909-917].
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 представлены результаты исследования уровня экспрессии цитохрома 3А4 при различных условиях дифференцировки и культивирования в бессывороточной питательной среде (БПС) и среде, содержащей сыворотку (ППС). В частности, на фиг. 1 представлен анализ уровня экспрессии цитохрома 3А4 (Сур3А4) в недифференцированных клетках HepaRG, культивируемых в монослое (2D), в дифференцированных в течение 2 недель в среде с 2% ДМСО клетках HepaRG (2D), в клетках в составе сфероидов, формировавшихся в течение 5 дней в планшете с низкой адгезией в ППС без ДМСО, с 2% ДМСО или 2% фибробластов, и в клетках в составе сфероидов после переноса их в БПС (без ДМСО и без сыворотки) на сутки. Изменение экспрессии Cyp3A4 рассчитывали относительно уровня экспрессии в дифференцированных клетках HepaRG.In FIG. Figure 1 presents the results of a study of the expression level of cytochrome 3A4 under various conditions of differentiation and cultivation in serum-free nutrient medium (BPS) and serum-containing medium (PPS). In particular, in FIG. Figure 1 presents an analysis of the expression level of cytochrome 3A4 (Sur3A4) in undifferentiated HepaRG cells cultured in a monolayer (2D), in differentiated for 2 weeks in a medium with 2% DMSO HepaRG (2D) cells, in cells composed of spheroids formed over 5 days in a tablet with low adhesion in PPS without DMSO, with 2% DMSO or 2% fibroblasts, and in cells composed of spheroids after transferring them to BPS (without DMSO and without serum) for a day. The change in Cyp3A4 expression was calculated relative to the level of expression in differentiated HepaRG cells.
На фиг. 2 представлены результаты исследования уровня экспрессии цитохромов при различных условиях дифференцировки и культивирования в бессывороточной питательной среде (БПС) и среде, содержащей сыворотку (ППС). В частности, фиг. 2 демонстрирует изменение экспрессии генов в клетках HepaRG при формировании сфероидов в ППС без ДМСО, с 2% ДМСО или 2% фибробластов (2ая секция) и дальнейшем переносе сформированных сфероидов на сутки в БПС (3я секция) относительно дифференцированных в течение 2 недель клеток HepaRG.In FIG. 2 presents the results of a study of the level of expression of cytochromes under various conditions of differentiation and cultivation in serum-free nutrient medium (BPS) and serum-containing medium (PPS). In particular, FIG. Figure 2 shows the change in gene expression in HepaRG cells during the formation of spheroids in PPS without DMSO, with 2% DMSO or 2% fibroblasts (section 2) and further transfer of the formed spheroids per day to BPS (section 3) relative to HepaRG cells differentiated for 2 weeks.
Изобретение поясняется примерами конкретного выполнения.The invention is illustrated by examples of specific performance.
Пример 1. Исследование гепатотоксичности ксенобиотиков.Example 1. The study of hepatotoxicity of xenobiotics.
Клетки линии HepaRG культивировали в полной питательной среде (ППС): William’s Е с добавлением L-глутамина (Gibco, США), 10% фетальной бычьей сыворотки (HyClone, Thermo Scientific, США), 5 мкг/мл рекомбинантного инсулина человека (Gibco, США), 5×10-5 М гидрокортизона гемисукцината (Sigma, США), 1% пенициллина/стрептомицина (Gibco, США), в СО2-инкубаторе (37°C, 95% воздуха, 5% CO2, относительная влажность 98%).HepaRG cells were cultured in complete nutrient medium (PPS): William's E supplemented with L-glutamine (Gibco, USA), 10% fetal bovine serum (HyClone, Thermo Scientific, USA), 5 μg / ml recombinant human insulin (Gibco, USA ), 5 × 10 -5 M hydrocortisone hemisuccinate (Sigma, USA), 1% penicillin / streptomycin (Gibco, USA), in a CO 2 incubator (37 ° C, 95% air, 5% CO2, relative humidity 98%) .
По достижении клетками конфлюентного монослоя для индукции дифференцировки в ППС вносили 2% ДМСО. Через 14 дней после начала дифференцировки формировали сфероиды, состоящие из 5000 клеток HepaRG, в ППС без ДМСО.After the cells reached a confluent monolayer, 2% DMSO was introduced into the PPS to induce differentiation. 14 days after the start of differentiation, spheroids consisting of 5,000 HepaRG cells were formed in PPS without DMSO.
Сфероиды формировали в 96-луночных планшетах с низкой адгезией и U-образным дном в течение 5 дней.Spheroids were formed in 96-well plates with low adhesion and a U-shaped bottom for 5 days.
После 5 дней формирования сфероиды переносили в бессывороточную питательную среду и инкубировали еще сутки. В состав бессывороточной питательной среды (БПС) входят: William’s Е с добавлением L-глутамина (Gibco, США), 1x Insulin-Transferrin-Selenium (ITS-G, Thermo Scientific, США), 1 μг/мл бычьего сывороточного альбумина (BSA, Sigma, Германия), 5×10-5 М гидрокортизона гемисукцината (Sigma, США), 1х заменимых аминокислот (NEAA, Thermo Scientific, США), 1% пенициллина/стрептомицина (Gibco, США) [PromoCell (Hepatocyte Medium), Life Technologies (Hepatocyte Maintenance Supplement Pack)] [Bao J. et al. Serum-free medium and mesenchymal stromal cells enhance functionality and stabilize integrity of rat hepatocyte spheroids. // Cell Transplant. 2013. Vol. 22, №2. P. 299-308; Wang Z. et al. HepaRG culture in tethered spheroids as an in vitro three-dimensional model for drug safety screening. // J. Appl. Toxicol. 2015. Vol. 35, №8. P. 909-917].After 5 days of formation, spheroids were transferred to serum-free culture medium and incubated for another day. Serum-free culture media (BPS) include: William's E supplemented with L-glutamine (Gibco, USA), 1x Insulin-Transferrin-Selenium (ITS-G, Thermo Scientific, USA), 1 μg / ml bovine serum albumin (BSA, Sigma, Germany), 5 × 10 -5 M hydrocortisone hemisuccinate (Sigma, USA), 1 x essential amino acids (NEAA, Thermo Scientific, USA), 1% penicillin / streptomycin (Gibco, USA) [PromoCell (Hepatocyte Medium), Life Technologies (Hepatocyte Maintenance Supplement Pack)] [Bao J. et al. Serum-free medium and mesenchymal stromal cells enhance functionality and stabilize integrity of rat hepatocyte spheroids. // Cell Transplant. 2013. Vol. 22, No. 2. P. 299-308; Wang Z. et al. HepaRG culture in tethered spheroids as an in vitro three-dimensional model for drug safety screening. // J. Appl. Toxicol. 2015. Vol. 35, No. 8. P. 909-917].
Полученные сфероиды культивировали в условиях замкнутого цикла циркуляции питательной среды с помощью микробиореактора (МБР) «Гомункулус» [Samatov T.R. et al. Modelling the metastatic cascade by in vitro microfluidic platforms. // Prog. Histochem. Cytochem. 2015. Vol. 49, №4. P. 21-29].The obtained spheroids were cultured in a closed cycle of nutrient medium circulation using the Homunculus microbioreactor (ICBM) [Samatov T.R. et al. Modeling the metastatic cascade by in vitro microfluidic platforms. // Prog. Histochem. Cytochem. 2015. Vol. 49, No. 4. P. 21-29].
Инкубацию с ксенобиотиками (ацетаминофен, метформин и изониазид) проводили в течение 48 ч в бессывороточной питательной среде, состоящей из William’s Е (Gibco, США), 2 мМ L-глутамина (Gibco, США), 1 мг/мл альбумина сыворотки крови человека (Sigma, США), питательной добавки, состоящая из инсулина, трансферрина и селена (5.5 мкг/мл инсулина, Gibco, США), несущественных аминокислот (Gibco, США), 50 мкМ гидрокортизона гемисукцината (Sigma, США), 1% пенициллина/стрептомицина (Gibco, США).Xenobiotics (acetaminophen, metformin and isoniazid) were incubated for 48 h in a serum-free culture medium consisting of William's E (Gibco, USA), 2 mM L-glutamine (Gibco, USA), 1 mg / ml human serum albumin ( Sigma, USA), nutritional supplement consisting of insulin, transferrin and selenium (5.5 μg / ml insulin, Gibco, USA), non-essential amino acids (Gibco, USA), 50 μM hemisuccinate hydrocortisone (Sigma, USA), 1% penicillin / streptomycin (Gibco, USA).
Жизнеспособность клеток оценивали по способности живых клеток превращать растворимый желтый бромид 3-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-2,5-тетразолия (МТТ) в нерастворимые пурпурно-синие внутриклеточные кристаллы МТТ-формазана (МТТ-ф), как описано в [Burmistrova и др., 2013].Cell viability was assessed by the ability of living cells to convert soluble yellow 3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl) -2,5-tetrazolium bromide (MTT) into insoluble purple-blue intracellular crystals of MTT-formazan (MTT-f), as described in [Burmistrova et al., 2013].
Разрывы ДНК детектировали цитофлуориметрически с помощью метода TUNEL (терминального дезоксиуридинового мечения концов) Click-iT® Plus TUNEL Assay (Life Technologies, США), согласно протоколу производителя.DNA breaks were detected cytofluorometrically using the TUNEL (terminal deoxyuridine tagging of the ends) Click-iT® Plus TUNEL Assay (Life Technologies, USA) according to the manufacturer's protocol.
Экспериментальное определение концентраций лактата в образцах культуральных сред проводили спектрофотометрически с использованием тест-системы Lactate Dry-fast (Sentinel Diagnostics, Италия) согласно протоколу производителя.The experimental determination of lactate concentrations in samples of culture media was carried out spectrophotometrically using the Lactate Dry-fast test system (Sentinel Diagnostics, Italy) according to the manufacturer's protocol.
Пример 2. Исследование биотрансформации лекарственных средств в системах in vitro на примере двух тестовых лекарственных средств, варфарина и дазатиниба.Example 2. The study of the biotransformation of drugs in vitro on the example of two test drugs, warfarin and dasatinib.
Клетки линии HepaRG культивировали в полной питательной среде (ППС): William’s Е с добавлением L-глутамина (Gibco, США), 10% фетальной бычьей сыворотки (HyClone, Thermo Scientific, США), 5 мкг/мл рекомбинантного инсулина человека (Gibco, США), 5×10-5 М гидрокортизона гемисукцината (Sigma, США), 1% пенициллина/стрептомицина (Gibco, США), в CO2-инкубаторе (37°C, 95% воздуха, 5% CO2, относительная влажность 98%).HepaRG cells were cultured in complete nutrient medium (PPS): William's E supplemented with L-glutamine (Gibco, USA), 10% fetal bovine serum (HyClone, Thermo Scientific, USA), 5 μg / ml recombinant human insulin (Gibco, USA ), 5 × 10 -5 M hydrocortisone hemisuccinate (Sigma, USA), 1% penicillin / streptomycin (Gibco, USA), in a CO 2 incubator (37 ° C, 95% air, 5% CO2, relative humidity 98%) .
По достижении клетками конфлюентного монослоя для индукции дифференцировки в ППС вносили 2% ДМСО. Через 14 дней после начала дифференцировки формировали сфероиды, состоящие из 5000 клеток HepaRG, в ППС без ДМСО.After the cells reached a confluent monolayer, 2% DMSO was introduced into the PPS to induce differentiation. 14 days after the start of differentiation, spheroids consisting of 5,000 HepaRG cells were formed in PPS without DMSO.
Сфероиды формировали в 96-луночных планшетах с низкой адгезией и U-образным дном в течение 5 дней.Spheroids were formed in 96-well plates with low adhesion and a U-shaped bottom for 5 days.
После 5 дней формирования сфероиды переносили в бессывороточную питательную среду и инкубировали еще сутки. В состав бессывороточной питательной среды (БПС) входят: William’s Е с добавлением L-глутамина (Gibco, США), 1x Insulin-Transferrin-Selenium (ITS-G, Thermo Scientific, США), 1 μг/мл бычьего сывороточного альбумина (BSA, Sigma, Германия), 5×10-5 М гидрокортизона гемисукцината (Sigma, США), 1х заменимых аминокислот (NEAA, Thermo Scientific, США), 1% пенициллина/стрептомицина (Gibco, США) [PromoCell (Hepatocyte Medium), Life Technologies (Hepatocyte Maintenance Supplement Pack)] [Bao J. et al. Serum-free medium and mesenchymal stromal cells enhance functionality and stabilize integrity of rat hepatocyte spheroids. // Cell Transplant. 2013. Vol. 22, №2. P. 299-308; Wang Z. et al. HepaRG culture in tethered spheroids as an in vitro three-dimensional model for drug safety screening. // J. Appl. Toxicol. 2015. Vol. 35, №8. P. 909-917].After 5 days of formation, spheroids were transferred to serum-free culture medium and incubated for another day. Serum-free culture media (BPS) include: William's E supplemented with L-glutamine (Gibco, USA), 1x Insulin-Transferrin-Selenium (ITS-G, Thermo Scientific, USA), 1 μg / ml bovine serum albumin (BSA, Sigma, Germany), 5 × 10 -5 M hydrocortisone hemisuccinate (Sigma, USA), 1 x essential amino acids (NEAA, Thermo Scientific, USA), 1% penicillin / streptomycin (Gibco, USA) [PromoCell (Hepatocyte Medium), Life Technologies (Hepatocyte Maintenance Supplement Pack)] [Bao J. et al. Serum-free medium and mesenchymal stromal cells enhance functionality and stabilize integrity of rat hepatocyte spheroids. // Cell Transplant. 2013. Vol. 22, No. 2. P. 299-308; Wang Z. et al. HepaRG culture in tethered spheroids as an in vitro three-dimensional model for drug safety screening. // J. Appl. Toxicol. 2015. Vol. 35, No. 8. P. 909-917].
Полученные сфероиды культивировали в условиях замкнутого цикла циркуляции питательной среды с помощью микробиореактора (МБР) «Гомункулус» [Samatov T.R. et al. Modelling the metastatic cascade by in vitro microfluidic platforms. // Prog. Histochem. Cytochem. 2015. Vol. 49, №4. P. 21-29].The obtained spheroids were cultured in a closed cycle of nutrient medium circulation using the Homunculus microbioreactor (ICBM) [Samatov T.R. et al. Modeling the metastatic cascade by in vitro microfluidic platforms. // Prog. Histochem. Cytochem. 2015. Vol. 49, No. 4. P. 21-29].
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016101926A RU2661105C2 (en) | 2016-01-21 | 2016-01-21 | Method for producing spheroids of heparg cells in a medium without dimethyl sulphoxide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016101926A RU2661105C2 (en) | 2016-01-21 | 2016-01-21 | Method for producing spheroids of heparg cells in a medium without dimethyl sulphoxide |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016101926A RU2016101926A (en) | 2017-07-26 |
RU2661105C2 true RU2661105C2 (en) | 2018-07-11 |
Family
ID=59498414
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016101926A RU2661105C2 (en) | 2016-01-21 | 2016-01-21 | Method for producing spheroids of heparg cells in a medium without dimethyl sulphoxide |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2661105C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2747087C1 (en) * | 2020-08-31 | 2021-04-26 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Международный Центр Медицинских Исследований И Разработок" (Ооо "Мц Миир") | Method for production of biocomposite spheroids for bone restoration |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114480254A (en) * | 2022-02-25 | 2022-05-13 | 华中科技大学 | In-vitro hepatotoxicity substitution model constructed by Heparg and HepG2 as well as construction method and application thereof |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1693043A1 (en) * | 1989-11-28 | 1991-11-23 | Научно-исследовательский институт физико-химической медицины | Method of cytochrome p-450 preparation |
RU2383021C1 (en) * | 2008-12-04 | 2010-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермская государственная медицинская академия имени академика Е.А. Вагнера Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" | Method of deferential diagnostics of chronic viral hepatitis and liver cirrhosis |
RU2510276C1 (en) * | 2012-09-25 | 2014-03-27 | Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова, Биологический факультет | Method for preparing cells for replacement cell therapy of hepatic pathology |
WO2014159622A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-10-02 | Life Technologies Corporation | Differentiated cellular compositions and methods for their preparation and use |
WO2015185714A1 (en) * | 2014-06-06 | 2015-12-10 | Vrije Universiteit Brussel | Human hepatic 3d co-culture model and uses thereof |
-
2016
- 2016-01-21 RU RU2016101926A patent/RU2661105C2/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1693043A1 (en) * | 1989-11-28 | 1991-11-23 | Научно-исследовательский институт физико-химической медицины | Method of cytochrome p-450 preparation |
RU2383021C1 (en) * | 2008-12-04 | 2010-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермская государственная медицинская академия имени академика Е.А. Вагнера Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" | Method of deferential diagnostics of chronic viral hepatitis and liver cirrhosis |
RU2510276C1 (en) * | 2012-09-25 | 2014-03-27 | Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова, Биологический факультет | Method for preparing cells for replacement cell therapy of hepatic pathology |
WO2014159622A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-10-02 | Life Technologies Corporation | Differentiated cellular compositions and methods for their preparation and use |
WO2015185714A1 (en) * | 2014-06-06 | 2015-12-10 | Vrije Universiteit Brussel | Human hepatic 3d co-culture model and uses thereof |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
ГОРКУН А.А. "Изучение индуцированного васкулогенеза в 3D культуре мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток пупочного канатика", Авто дисс. канд.биол.наук, 2012. М.: ФГБУ "Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии". - 25 с. * |
ГОРКУН А.А. "Изучение индуцированного васкулогенеза в 3D культуре мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток пупочного канатика", Автореферат дисс. канд.биол.наук, 2012. М.: ФГБУ "Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии". - 25 с. ЦОЙ А.М. и др. "Микрокапсулированные мультиклеточные опухолевые сфероиды: получение и использование в качестве модели in vitro для тетирования лекарств", Биомедицинская химия, 2010; 56(6):674-685. * |
ЦОЙ А.М. и др. "Микрокапсулированные мультиклеточные опухолевые сфероиды: получение и использование в качестве модели in vitro для тетирования лекарств", Биомедицинская химия, 2010; 56(6):674-685. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2747087C1 (en) * | 2020-08-31 | 2021-04-26 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Международный Центр Медицинских Исследований И Разработок" (Ооо "Мц Миир") | Method for production of biocomposite spheroids for bone restoration |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016101926A (en) | 2017-07-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11795436B2 (en) | Derivation of hepatic stem cells and mature liver cell types and uses thereof | |
Song et al. | Engraftment of human induced pluripotent stem cell-derived hepatocytes in immunocompetent mice via 3D co-aggregation and encapsulation | |
US20210338736A1 (en) | Methods for generation of podocytes from pluripotent stem cells and cells produced by the same | |
JP6694512B2 (en) | Microtissue formation using stem cell-derived human hepatocytes | |
Collins et al. | In vitro models of the liver: disease modeling, drug discovery and clinical applications | |
JP5263756B2 (en) | Cell culture method and cell culture | |
JP2011509668A (en) | Cell culture system for islets | |
Graffmann et al. | In vitro differentiation of pluripotent stem cells into hepatocyte like cells–Basic principles and current progress | |
JP2024026878A (en) | Induction of hepatocytes by stem cell differentiation with RNA | |
RU2661105C2 (en) | Method for producing spheroids of heparg cells in a medium without dimethyl sulphoxide | |
JP6800987B2 (en) | Production of virus-accepting pluripotent stem cell (PSC) -derived hepatocytes | |
Bhatia et al. | Introduction to animal tissue culture science | |
KR20190127041A (en) | liver organoid and method of preparing the same | |
US9249394B2 (en) | Method for producing epithelial stem cells | |
CN111432824A (en) | Plated hepatocytes and preparation and use thereof | |
Anene-Nzelu et al. | Liver tissue model for drug toxicity screening | |
Wencel et al. | Dried human skin fibroblasts as a new substratum for functional culture of hepatic cells | |
US20200010806A1 (en) | Compositions and methods comprising co-culture of hepatocytes | |
AU2018232727A1 (en) | Infected cell cultures | |
US20240350548A1 (en) | Methods for generation of podocytes from pluripotent stem cells and cells produced by the same | |
CN116144584B (en) | Pancreatic progenitor cells differentiated from human induced pluripotent stem cells, and preparation method and application thereof | |
JP7191041B2 (en) | Method for preparing functional hepatic progenitor cells or hepatocytes or functional small intestinal epithelial progenitor cells or small intestinal epithelial cells | |
WO2009036170A1 (en) | System and method for liver cell culture and maturation | |
CN118834818A (en) | Method for inducing generation of liver-like cells and bile duct cells under three-dimensional condition | |
Bierwolf et al. | Liver tissue engineering |