Nuevos modelos multicelulares para la predicción de la hepatotoxicidad idiosincrática

Abstract

[ES] El hígado es el mayor órgano glandular del cuerpo, que desempeña una elevada cantidad de funciones vitales. Una de las principales alteraciones asociadas a dicho órgano es la hepatotoxicidad inducida por fármacos (DILI), que se refiere a la lesión hepática resultante de la exposición del organismo a un medicamento o sustancia tóxica. Concretamente el de tipo idiosincrático (iDILI) es la principal causa de retirada de fármacos tanto en fases de desarrollo como ya comercializados, suponiendo un gran impacto social y económico. Dicho problema ha sido abordado previamente a través de estudios preclínicos con animales de experimentación, pero estos presentan una baja predictividad debida, en parte, a las diferencias metabólicas entre las diferentes especies. Por ello, ha sido necesaria la búsqueda de nuevos modelos in vitro que permitan una mejor comprensión de los mecanismos que subyacen al iDILI para reducir su impacto. La mayoría de los modelos clásicos propuestos están basados en el cultivo de hepatocitos, pero no permiten modelar sus interacciones con las células no parenquimáticas como las células de Kupffer, que son macrófagos residentes en el hígado que han demostrado estar implicados en la hepatotoxicidad mediada a través del sistema inmunitario. En el presente trabajo se ha optimizado y caracterizado un modelo de co-cultivo de hepatocitos y macrófagos proinflamatorios, derivados de líneas celulares inmortalizadas (HepG2 y THP-1, respectivamente) para el estudio de la hepatotoxicidad idiosincrática. El modelo ha mostrado un adecuado mantenimiento de la viabilidad celular, expresión génica y funcionalidad hepática. Asimismo, la idoneidad del co-cultivo como plataforma de detección de fármacos que inducen iDILI ha sido evaluada a través de su exposición a dos medicamentos asociados con este, el trovafloxacino y la troglitazona. Los resultados obtenidos han probado su mayor sensibilidad y activación de las rutas metabólicas que conducen al iDILI, frente a los sistemas de monocultivo utilizados tradicionalmente.

[EN] The liver is the largest glandular organ in the body, which performs a large number of vital functions. One of the main disorders associated with this organ is drug-induced hepatotoxicity (DILI), which refers to liver injury resulting from exposure of the body to a drug or toxic substance. Specifically, the idiosyncratic type (iDILI) is the main cause of drug withdrawal both in development phases and already commercialised, which involves a profound social and economic impact. This problem has previously been addressed through preclinical studies with experimental animals, but they have low predictive capacity, in part, due to the metabolic variations between different species. Therefore, it has been necessary the research of new in vitro models that supply a better understanding of the mechanisms underlying iDILI to reduce its impact. Most of the proposed classical models are based on the culture of hepatocytes, but they do not model their interactions with non-parenchymal cells such as Kupffer cells, which are liver-resident macrophages that have been shown to participate in hepatotoxicity mediated by the immune system. In the present thesis, a model of co-culture of hepatocytes and proinflammatory macrophages, derived from immortalized cell lines (HepG2 and THP-1, respectively) has been optimized and characterized for the study of idiosyncratic hepatotoxicity. The model has demonstrated an adequate maintenance of cell viability, gene expression and liver functionality. Likewise, the suitability of co-culture as a detection platform for drugs that induce iDILI has been evaluated through its exposure to two drugs associated with it, trovafloxacin and troglitazone. The results obtained have proven its greater sensitivity and activation of the metabolic pathways that lead to iDILI, compared to the hepatocyte monoculture traditionally used.

[CAT] El fetge és el major òrgan glandular del cos, que realitza una elevada quantitat de funcions vitals. Una de les principals alteracions associades amb aquest òrgan és la hepatotoxicitat induïda per fàrmacs (DILI), que fa referència a la lesió hepàtica resultant de l’exposició de l’organisme a un medicament o substància tòxica. Concretament, el de tipus idiosincràtic (iDILI) és la principal causa de retirada de fàrmacs tant en fases de desenvolupament com ja comercialitzats, suposant un gran impacte social i econòmic. Este problema ha sigut prèviament abordat a través d'estudis preclínics amb animals d'experimentació, però aquests presenten una baixa capacitat predictiva deguda, en part, a les diferències metabòliques entre diferents espècies. Per això, ha sigut necessària la cerca de nous models in vitro que permeten una millor comprensió dels mecanismes que subjauen al iDILI per a reduir el seu impacte. La majoria dels models clàssics proposats estan basats en el cultiu d'hepatòcits, però no permeten modelar les seues interaccions amb les cèl·lules no parenquimàtiques com les cèl·lules de Kupffer, que són macròfags residents en el fetge que han demostrat estar implicats en la hepatotoxicitat mediada a través del sistema immunitari. En el present treball s’ha optimitzat i caracteritzat un model de co-cultiu d’hepatòcits i macròfags proinflamatoris, derivats de línies cel·lulars immortalitzades (HepG2 i THP-1, respectivament) per a l’estudi de l’hepatotoxicitat idiosincràtica. El model ha mostrat un manteniment adequat de la viabilitat cel·lular, expressió gènica i funcionalitat hepàtica. Així mateix, la idoneïtat del co-cultiu com a plataforma d’identificació de fàrmacs que indueixen al iDILI ha estat avaluada per mitjà de la seva exposició a dos medicaments associats amb aquest, el trovafloxacino i la troglitazona. Els resultats obtinguts han provat la seua major sensibilitat i activació de les rutes metabòliques que condueixen a l’iDILI, front als sistemes de monocultiu utilitzats tradicionalment.