薬物吸収研究のための腸管インビトロ細胞系の過去、現在、そして未来

The past, present and future of intestinal in vitro cell systems for drug absorption studies.

• Sonia Youhanna
• Volker M Lauschke

抄録

腸管上皮は、水分、栄養素、経口投与された薬剤の吸収のための選択的なバリアとして機能する。候補分子の消化管透過性を評価するために、科学者や医薬品開発者は多くの細胞培養モデルを自由に利用することができます。静的トランスウェル培養は、最も広範囲に特徴づけられた腸管インビトロシステムであり、分子を低透過性、中間透過性、高透過性の化合物に正確に分類することができる。しかし、腸管上皮の細胞の複雑性、流動性、機械的歪み、または腸管粘液や微生物との相互作用など、腸管生理学の重要な側面を欠いています。これらの特徴をエミュレートするために、マイクロ流体チップ、オルガノイドおよび腸管スライス培養を含む様々な異なる培養パラダイムが開発されてきました。ここでは、腸管インビトロ細胞培養系の最新の概要を提供し、薬物吸収研究のためのそれらの適合性を批判的にレビューします。入手可能なデータは、これらの高度な培養モデルが腸の複雑さをエミュレートするための印象的な可能性を提供していることを示しています。しかし、系統的な吸収試験やベンチマークデータは少なく、モデルの複雑さとコストの増加が薬物透過性予測の改善につながるかどうかは不明である。このようなデータがない場合、従来の静的トランスウェル培養が薬物吸収研究の現在のゴールドスタンダードなパラダイムであることに変わりはありません。

The intestinal epithelium acts as a selective barrier for the absorption of water, nutrients and orally administered drugs. To evaluate the gastrointestinal permeability of a candidate molecule, scientists and drug developers have a multitude of cell culture models at their disposal. Static transwell cultures constitute the most extensively characterized intestinal in vitro system and can accurately categorize molecules into low, intermediate and high permeability compounds. However, they lack key aspects of intestinal physiology, including the cellular complexity of the intestinal epithelium, flow, mechanical strain, or interactions with intestinal mucus and microbes. To emulate these features, a variety of different culture paradigms, including microfluidic chips, organoids and intestinal slice cultures have been developed. Here, we provide an updated overview of intestinal in vitro cell culture systems and critically review their suitability for drug absorption studies. The available data show that these advanced culture models offer impressive possibilities for emulating intestinal complexity. However, there is a paucity of systematic absorption studies and benchmarking data and it remains unclear whether the increase in model complexity and costs translates into improved drug permeability predictions. In the absence of such data, conventional static transwell cultures remain the current gold-standard paradigm for drug absorption studies.

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