Разработка многоклеточной модели для оценки противовоспалительных соединений

В этом исследовании ученые ФМИ создали биологически релевантную систему культивирования клеток кишечника для оценки потенциального противовоспалительного действия природных соединений, оказывающих модулирующее действие на иммунную систему.

Термин «воспаление кишечника» охватывает ряд заболеваний, связанных с иммунной системой, таких как синдром раздраженного кишечника и хронические воспалительные состояния, причина которых может быть неизвестной или комплексной, и зачастую связана с генетическими факторами. Факторы окружающей среды также могут играть роль в развитии этих заболеваний: к таким факторам относятся, например, лекарства, стресс, диета и курение сигарет. Поскольку причина этих заболеваний плохо изучена, необходимо разработать новые подходы для прогнозирования развития болезни и разработки новых методов лечения.

В этом исследовании ученые ФМИ разработали in vitro модель кишечника с клетками кишечного барьера, функционирующего слизистого слоя, а также клетками, дающими иммунный ответ. Эта модель из трех культур позволяет проводить исследования соединений с потенциальными противовоспалительными свойствами в кишечной системе. В качестве доказательства концепции с помощью этой системы были протестированы потенциальные противовоспалительные свойства двух алкалоидов, встречающихся в природе в растениях табака (никотин и анатабин).

 

Создание клеточной культуры с помощью системы Transwell^®

Для создания этой модели использовали три клеточные линии человека: две разные клеточные линии толстой кишки – Caco-2 и HT29-MTX-E16, – и моноцитоподобную клеточную линию THP -1 (моноциты представляют собой тип иммунных клеток). Две линии клеток толстой кишки смешивали и оставляли для культивации в течение 14 дней во камерах Transwell®, а затем камеры переносили в лунки, содержащие иммунные клетки. Камера Transwell® на нижней поверхности имеет пористую проницаемую мембрану, которая позволяет раствору проходить сквозь нее. Такая установка позволяет клеткам химически «общаться» друг с другом, отражая процессы, происходящие в естественных условиях.

Для образования слизистого слоя, который является важной частью кишечного барьера против определенных соединений, в тройную культуру добавляли клетки HT29-MTX-E16. Клетки THP-1 представляют собой моноциты – тип лейкоцитов, участвующих в воспалении и других функциях иммунной системы. Они также способны дифференцироваться в клетки-макрофаги. Именно дифференцированная форма, макрофаги, присутствует на последнем этапе, когда все три типа клеток культивируются вместе.

Эта клеточная модель направлена ​​на минимизацию непосредственной работы с клеточной культурой, обеспечивая возможность связи и взаимодействия между эпителиальным и иммунным компонентами для получения достоверных и полезных результатов. После создания и оценки модели с помощью уже изученных противовоспалительных препаратов наши ученые в качестве доказательства концепции проверили противовоспалительное действие двух известных алкалоидов табака – никотина и анатабина.

 

Доказательство концепции: протестированы противовоспалительные свойства двух алкалоидов

Хотя противовоспалительный эффект никотина был описан ранее, мы не наблюдали такого эффекта в диапазоне концентраций, испытанном в этом исследовании. В отличие от никотина, анатабин проявлял дозозависимое влияние на целостность мембраны. Этот эффект, скорее всего, был обусловлен противовоспалительным эффектом, действующим на клетки THP-1.

Таким образом, это исследование показало, что модель кишечника с тройной клеточной культурой демонстрирует иммунный ответ слизистой оболочки и стабильную барьерную функцию, подобные тем, которые обнаруживаются в естественных условиях, тем самым делая модель подходящей для скрининга соединений с противовоспалительными свойствами. Поскольку он фиксирует ключевые особенности воспаления кишечника, этот инструмент можно использовать для исследования методов лечения, основанных на соединениях, способных модулировать иммунную систему.

Доктор Диего Марескотти (Diego Marescotti) представил это исследование на конференции SRNT 2021. Посмотрите видео ниже или прочитайте текст презентации, чтобы получить более подробную информацию: