Докторант Роберт Сколик и доцент Майкл Мензе, Ph.D., на кафедре биологии Университета Луисвилля нашли способ заставить клеточные культуры более тесно реагировать на нормальные клетки, что позволяет проводить скрининг лекарств на токсичность на более ранней стадии исследования.
Подавляющее большинство клеток, используемых для биомедицинских исследований, происходит из раковых тканей, хранящихся в биорепозиториях.
Они дешевы в обслуживании, их легко выращивать и быстро размножать. В частности, раковые клетки печени желательны для тестирования токсичности лекарств при любом количестве заболеваний.
«Вам нравится использовать клетки печени, потому что это орган, который будет выводить токсины из любого лекарства для любого лечения, которое вы тестируете», – сказал Мензе. «Когда разрабатываются новые лекарства от диабета или другого заболевания, одна из проблем заключается в том, являются ли они токсичными для печени."
Однако у ячеек есть ограничения. Поскольку это раковые клетки, они могут быть не столь чувствительны к токсинам, как нормальные клетки, поэтому они могут не выявить проблем с токсичностью, которые могут появиться намного позже в процессе тестирования на наркотики.
Сколик и Мензе обнаружили, что, изменяя два компонента среды, используемой для культивирования клеток, они могут заставить раковые клетки печени вести себя больше, чем нормальные клетки печени. Вместо использования стандартной сыворотки, содержащей глюкозу, они использовали сыворотку, из которой глюкоза была удалена с помощью диализа, и добавили в среду галактозу – другую форму сахара.
Опухолевые клетки метаболизируют галактозу гораздо медленнее, чем глюкоза. Это изменяет метаболизм клеток, заставляя их вести себя как нормальные клетки печени.
Используя клетки, культивированные с этой модифицированной сывороткой, лекарства можно эффективно проверять на токсичность на ранних этапах исследовательского процесса, что может сэкономить миллионы долларов.
«Это началось просто как способ повысить чувствительность клеток к митохондриальной активности, ядру клеток, но затем мы поняли, что у нас есть способ исследовать, как мы меняем метаболизм рака», – сказал Сколик. "Короче говоря, мы нашли способ перепрограммировать раковые клетки, чтобы они выглядели и действовали как нормальные клетки."
Исследование размещено на обложке апрельского номера American Journal of Physiology-Cell Physiology. Обложка была сделана Нилаем Чакраборти, доктором наук.D., и Джейсон Солоцински из Мичиганского университета в Дирборне, разработавшие новый процесс получения живых изображений распределения энергетических молекул в клетках, показывающих, как клетки реагируют на изменения в условиях культивирования клеток.
Чтобы полностью реализовать эффект, о котором он сообщил, Сколик также культивировал клетки в течение более длительного периода времени, чем обычно.
"Раньше люди делали 12-часовую адаптацию к этому новому медиа. Но мы показали, что если вы выращиваете их в течение 4–5 недель, у вас будет гораздо более надежный сдвиг », – сказал Сколик.
"Когда дело доходит до экспрессии генов, вы получаете гораздо больше прибыли, если адаптируете их на более длительный период."
Хотя модифицированная сыворотка для культур требует дополнительного этапа диализа и более длительного времени культивирования, она может принести пользу на более поздних этапах тестирования.
«Вы бы зарезервировали этот процесс для ключевых экспериментов или скрининга токсичности», – сказал Мензе. "Однако, если вы войдете в фазу 1 клинического испытания и обнаружите там токсичность, это будет намного дороже, чем использование этого метода."