Interconnected Microphysiological Systems for Quantitative Biology and Pharmacology Studies.
Interconnected Microphysiological Systems for Quantitative Biology and Pharmacology Studies.
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DOI：
10.1038/s41598-018-22749-0
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发表时间：
2018-03-14
影响因子：
4.6
通讯作者：
Griffith LG
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Edington CD;Chen WLK;Geishecker E;Kassis T;Soenksen LR;Bhushan BM;Freake D;Kirschner J;Maass C;Tsamandouras N;Valdez J;Cook CD;Parent T;Snyder S;Yu J;Suter E;Shockley M;Velazquez J;Velazquez JJ;Stockdale L;Papps JP;Lee I;Vann N;Gamboa M;LaBarge ME;Zhong Z;Wang X;Boyer LA;Lauffenburger DA;Carrier RL;Communal C;Tannenbaum SR;Stokes CL;Hughes DJ;Rohatgi G;Trumper DL;Cirit M;Griffith LG
微生理系统（MPS）是体外模型，通过使用特殊的培养微环境（包括3D基质和微灌注）来捕捉体内器官功能的各个方面。在此，我们报告了一种在可重复使用的开放系统微流控平台上对多个不同的MPS进行生理关联共培养的方法，该平台适用于对一系列化合物（包括亲脂性药物）进行定量研究。我们描述了三种不同的平台设计——“4通道”、“7通道”和“10通道”——每种设计都包含一个混合室以及多达4个、7个或10个MPS。这些平台可适应多种不同的MPS流动配置，每种配置都有内部再循环以增强分子交换，并且具有板载气动泵，其流速可独立编程，以便对MPS内部和MPS之间的流量分配以及药物分布进行精确控制。我们首先开发了一个4 - MPS系统，该系统能够准确预测分泌型肝脏蛋白质的分布，并能维持表型标志物2周。然后我们开发了7 - MPS和10 - MPS平台，展示了在连续相互作用3周（7通道）和4周（10通道）的情况下MPS表型功能的可靠、稳定运行和维持，以及双氯芬酸代谢的药代动力学分析。这项研究阐明了在药物研发中实施多MPS“芯片上的生理组”方法的一些可推广的设计和操作原则。
Microphysiological systems (MPSs) are in vitro models that capture facets of in vivo organ function through use of specialized culture microenvironments, including 3D matrices and microperfusion. Here, we report an approach to co-culture multiple different MPSs linked together physiologically on re-useable, open-system microfluidic platforms that are compatible with the quantitative study of a range of compounds, including lipophilic drugs. We describe three different platform designs – “4-way”, “7-way”, and “10-way” – each accommodating a mixing chamber and up to 4, 7, or 10 MPSs. Platforms accommodate multiple different MPS flow configurations, each with internal re-circulation to enhance molecular exchange, and feature on-board pneumatically-driven pumps with independently programmable flow rates to provide precise control over both intra- and inter-MPS flow partitioning and drug distribution. We first developed a 4-MPS system, showing accurate prediction of secreted liver protein distribution and 2-week maintenance of phenotypic markers. We then developed 7-MPS and 10-MPS platforms, demonstrating reliable, robust operation and maintenance of MPS phenotypic function for 3 weeks (7-way) and 4 weeks (10-way) of continuous interaction, as well as PK analysis of diclofenac metabolism. This study illustrates several generalizable design and operational principles for implementing multi-MPS “physiome-on-a-chip” approaches in drug discovery.
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影响因子：
120.1
作者：
Cook, David;Brown, Dearg;Pangalos, Menelas N.
通讯作者：
Pangalos, Menelas N.
在药物发现的边界，片上的器官。
DOI：
10.1038/nrd4539
发表时间：
2015-04
期刊：
Nature reviews. Drug discovery
影响因子：
--
作者：
Esch EW;Bahinski A;Huh D
通讯作者：
Huh D
影响因子：
4.6
作者：
Bang S;Lee SR;Ko J;Son K;Tahk D;Ahn J;Im C;Jeon NL
通讯作者：
Jeon NL
DOI：
10.14573/altex.1406111
发表时间：
2014
期刊：
ALTEX
影响因子：
--
作者：
Alépée N;Bahinski A;Daneshian M;De Wever B;Fritsche E;Goldberg A;Hansmann J;Hartung T;Haycock J;Hogberg H;Hoelting L;Kelm JM;Kadereit S;McVey E;Landsiedel R;Leist M;Lübberstedt M;Noor F;Pellevoisin C;Petersohn D;Pfannenbecker U;Reisinger K;Ramirez T;Rothen-Rutishauser B;Schäfer-Korting M;Zeilinger K;Zurich MG
通讯作者：
Zurich MG
影响因子：
16.1
作者：
Esch, Mandy B.;Smith, Alec S. T.;Prot, Jean-Matthieu;Oleaga, Carlota;Hickman, James J.;Shuler, Michael L.
通讯作者：
Shuler, Michael L.