本公开涉及新型微流体装置及其在操作微生理系统中的用途。新型微流体装置在ADME(T)序型分析中对药代动力学‑药物动力学分析特别有用。本公开提供了新型微流体装置，其包括具有一个或多个细胞培养隔室的第一“血液”回路和包括肾过滤和重吸收单元的第二“尿液”回路，其中两个回路经由过滤单元和重吸收单元彼此连接。本公开进一步提供了实施新型微流体装置的方法、套件和测定法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】实施模拟体内稳态微生理系统的血液和尿液回路的新型微流体装置
本公开涉及新型微流体装置及其在操作微生理系统中的用途。新型微流体装置在ADME(T)序型分析中对药代动力学-药物动力学分析特别有用。本公开提供了新型微流体装置，其包括具有一个或多个细胞培养隔室的第一“血液”回路和包括肾过滤和重吸收单元的第二“尿液”回路，其中两个回路经由过滤单元和重吸收单元彼此连接。本公开进一步提供了实施新型微流体装置的方法、套件和测定法。
技术介绍
微流体装置能够以最小的生物学可接受规模在体外模仿人类生物学。与传统的(静态)细胞和组织培养物相比，微生理系统将动态流体流应用于组织的生理营养，作为模拟器官功能的因素，其中对人体细胞和组织的使用最少。就药物开发和毒性测试而言，多器官芯片技术是制药行业特别感兴趣的。芯片上多器官模型可以增强对复杂生物过程的基本了解，并被认为可以带来更快速、更准确、更具成本效益以及与药物和化妆品的临床相关测试。因此，在本领域中，越来越认识到，使用在微流体装置上实施的微生理系统进行的体外测试比体内测试更有效，也更可靠。本领域存在对新型多器官微流体系统的需要，该新型多器官微流体系统支持生理条件以长时间维持稳定的微环境，并且能够模拟模仿器官功能的两个或更多个模型的生理相互作用。本公开通过提供新型微流体装置来解决该需求，该新型微流体装置的特征在于血液回路和尿液回路建立体内稳态的微生理系统。Sakolish和Mahler(RSCAdv.,2017,7,4216-4225)描述了微流体装置上肾小球和肾小管的肾过滤屏障的布局，该微流体装置特异性用于人肾脏细胞的培养。Giobbe等人(Nat.Methods,2015,12(7),637-640)描述了在芯片上人多能干细胞的功能分化。Zhang等人(FutureSci.OA,2017,3(2),FSO197)描述了干细胞培养物及在微流体装置中向芯片上器官的分化。
技术实现思路
本公开提供的新型微流体尤其允许在一个系统内模仿两个或多个器官功能的生理相互作用以能够实现来自体内稳态微生理系统的数据产生。利用新型微流体装置建立的微生理系统支持生理条件，从而在模拟器官功能的众多模型的相互作用和串扰(cross-talk)的系统中维持稳定的微环境。本公开提供的新型微流体装置能够实现器官模型之间人器官至器官串扰、ADME途径和系统调节回路的模仿，如本文所说明。具体地，新型微流体装置提供了具有稳定微环境的微生理系统，其特别适合在ADME(T)序型分析的背景下用于药代动力学-药物动力学分析的测定建立。本公开提供的新型微流体装置进一步提供了利用使用诱导的多能干细胞(iPSC)衍生的器官特异性前体细胞或iPSC衍生的器官特异性细胞器的体外微生理系统的细胞器和组织工程化。具体地，本公开提供了：[1]微流体装置，其包括具有一个或多个细胞培养隔室的第一回路和包括过滤单元和重吸收单元的第二回路，其中两个回路经由过滤单元和重吸收单元彼此连接。[2]根据[1]的微流体装置，其中过滤单元包括基于分子的大小和电荷选择性允许分子从第一回路穿过至第二回路的过滤屏障。[3]根据[2]的微流体装置，其中过滤屏障是机械的或生物屏障，优选地包括足细胞的生物屏障。[4]根据[1]-[3]中任一项的微流体装置，其中重吸收单元包括允许来自第二回路的流体至第一回路的重吸收的屏障。[5]根据[4]的微流体装置，其中重吸收屏障是生物屏障，优选地其中生物屏障包括肾小管细胞。[6]根据[1]-[5]中任一项的微流体装置，其中第一回路的细胞培养隔室中至少一个包括模拟肝功能的器官等效物，和第一回路的细胞培养隔室中至少一个包括模拟肠功能的器官等效物。[7]根据[1]-[6]中任一项的微流体装置在分析测试、诊断、研究、靶标验证、毒性研究、组织工程化、组织制造、药物筛选、和/或药代动力学-药物动力学分析中的用途。[8]利用根据[1]-[6]中任一项的微流体装置操作微生理系统的方法。[9]根据[8]的方法，进一步包括经由细胞培养隔室向微生理系统选择性添加营养液，细胞培养隔室包括包含胃肠道的内皮细胞并模拟肠功能的器官等效物或组织。[10]利用根据[1]-[6]中任一项的微流体装置检测微生理系统中分析物的方法，其中方法包括将测试样品添加到第一回路的细胞培养隔室，优选地其中细胞培养隔室包括包含胃肠道、皮肤或呼吸道的内皮细胞的组织。[11]模拟体内稳态的方法，其包括操作微生理系统，该微生理系统包括具有一个或多个细胞培养隔室的第一回路和包括过滤单元和重吸收单元的第二回路，其中两个回路经由过滤单元和重吸收单元彼此连接。[12]根据[11]的方法，其包括经由细胞培养隔室向微生理系统选择性添加营养液，细胞培养隔室包括胃肠道、皮肤或呼吸道的内皮细胞，优选地其中内皮细胞是胃肠道，优选地小肠的内皮细胞。[13]培养和/或保持细胞的方法，其包括向根据权利要求[1]-[6]中任一项的微流体装置接种细胞。[14]操作微生理系统的套件，其包括根据权利要求[1]-[6]中任一项的微流体装置和使用说明书。[15]ADME(吸收、分配、代谢、排泄)测定或ADMET(吸收、分配、代谢、排泄、毒性)测定，其包括根据权利要求[1]-[6]中任一项的微流体装置。附图说明图1：显示了示例性ADME-N芯片覆盖区(footprint)(上图)和单独层上的等长视图(下图)。等长视图举例说明两个回路(血液回路和尿液回路)之间的膜的定位。ADME-N＝ADME芯片加神经元等效物。图2：显示了iPSC芯片和初生组织芯片的实验设计。RPTEC＝肾近端小管上皮细胞系。iPSC＝诱导多能干细胞。2A：实验1.1和1.2的设计，2B：实验2的设计。图3：显示了葡萄糖浓度和LDH活性的测量。3A：实验1.1(iPSC芯片)的葡萄糖浓度和LDH活性的测量；3B：实验1.2(初生组织芯片)的葡萄糖浓度和LDH活性的测量。在“血液”培养基储存器(用于血液回路)和在“尿液”培养基储存器(用于尿液回路)中，在肠等效物的顶端隔室中每日进行测量。图4：显示了完全接种人RPTEC的ADME-N芯片的肾小管等效物(实验1.1，第7天)。A：培养的第7天的明场(BF)图像。B-D：在第14天RPTEC的免疫组织学染色(实验1.2)B：用DAPI(4’,6-联脒-2-苯吲哚)染色的核；C：NaK-ATP酶染色的细胞膜；D：细胞角蛋白8/18染色的细胞骨架(cytoskeleton)。RPTEC＝肾近端小管内皮细胞。图5：显示了在培养基储存器1中“血液”回路中和培养基储存器2中“尿液”回路中的天冬酰胺转氨酶(AST)浓度的测量。图6：显示了在ADME-N芯片培养的第7天时具有原代内皮细胞的iPSC肠等效物的示例性免疫组织学检查(实验1.1)。A：用DAPI染色的核；B：针对CD31染色的原代内皮细胞；C：针对NaK-ATP酶进行染色的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.微流体装置，其包括具有一个或多个细胞培养隔室的第一回路和包括过滤单元和重吸收单元的第二回路，其中两个回路经由所述过滤单元和所述重吸收单元彼此连接。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171222 EP 17210385.5;20171222 US 62/609,5671.微流体装置，其包括具有一个或多个细胞培养隔室的第一回路和包括过滤单元和重吸收单元的第二回路，其中两个回路经由所述过滤单元和所述重吸收单元彼此连接。
2.根据权利要求1所述的微流体装置，其中所述过滤单元包括基于分子的大小和电荷选择性允许分子从所述第一回路穿过至所述第二回路的过滤屏障。
3.根据权利要求2所述的微流体装置，其中所述过滤屏障是机械或生物屏障，优选地包括足细胞的生物屏障。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的微流体装置，其中所述重吸收单元包括允许流体从所述第二回路至所述第一回路的重吸收的屏障。
5.根据权利要求4所述的微流体装置，其中所述重吸收屏障是生物屏障，优选地其中所述生物屏障包括肾小管细胞。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的微流体装置，其中所述第一回路的至少一个所述细胞培养隔室包括模拟肝脏功能的器官等效物，和所述第一回路的至少一个所述细胞培养隔室包括模拟肠功能的器官等效物。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的微流体装置在分析测试、诊断、研究、靶标验证、毒性研究、组织工程化、组织制造、药物筛选、和/或药代动力学-药物动力学分析中的用途。
8.利用根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：U·马克思，EM·德恩，T·哈森伯格，
申请(专利权)人：蒂斯由斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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