in vivo MASH (NASH) model, Liver on a Chip, MASH Biomarkers
Translational Research service through Humanized Disease Models
概要： in vivo MASH (NASH) model
代謝異常関連脂肪性肝疾患 MASH:Metabolic Dysfunction Associated Steatohepatitis は、肥満、インスリン抵抗性、脂質異常症と密接に関連している最も蔓延している慢性肝疾患のひとつです。 トランスレーショナルリサーチを目的とした代謝性疾患モデルにおける25年の研究に基づき、TNOはヒトのMASLD・MASH、肝線維症の病因、および病理を正確に模する LDLr-/-.Leiden MASH mouse model を開発しました。 当マウスモデルは、人の食事と同様な主要栄養素組成の高脂肪食を使用することにより、 肥満、インスリン抵抗性、脂肪組織の炎症、細菌叢変化による腸における透過性の増加、および線維症を伴う(F3 stageに至る）MASHを発症します。 化学的処置をせずダイエットのみで発症させる極めてトランスレーショナルなMASHモデルです。（肪性肝を誘導する意図的コレステロールは無添加） FDA承認医薬品 Rezdiffra (Resmetirom) や Semaglutide (GLP-1)を含む複数の治療法・薬剤による広範なバリデーション実績を有しています。
特徴： Ldlr-/-.Leiden MASH mouse model
● ヒトMASHを忠実に再現した疾患誘導と臨床表現型
● 重度の肥満（脂肪組織炎症を伴う）
● インスリン抵抗性
● 脂質異常症（ヒト様リポ蛋白プロファイル)
● 高トリグリセリド血症、高(V)LDL値、 低HDL値
● ヒトMASHに極めて類似した病理組織所見
● 脂肪変性、炎症性凝集体形成、ブリッジング線維症 （最大F3まで）
● 動脈硬化症の発症
● トランスレーショナルな基礎経路
● トランスクリプトミクス、プロテオミクス、 メタボロミクスで検証済み
● 複数の治療法・薬剤による広範なバリデーション（FDA承認医薬品を含む）
● 代謝過負荷誘発による多臓器合併症
Time lines・Readout Paramters ; Ldlr-/-.Leiden MASH mouse model
バリデーション・論文情報 Ldlr-/-.Leiden MASH mouse model (more data available on request)
| Intervention | Target | Publication |
|---|---|---|
| Caspase-1 inhibitor | Caspase 1 | Morrison, Int J Obes 2016 |
| Cenicriviroc | CCR2 & CCR5 | Poster at EASL, 2024 |
| Antioxidants (olive oil polyphenols) |
Oxidative stress | Luque-Sierra et al., Mol Nutr Food Res, 2018 Alvarez-Amor et al., Nature Sci Rep. 2021 |
| Rosi-, Pioglitazone | PPAR-γ | Mulder et al., Nat Sci Rep 2016 & in-house |
| Lanifibranor | PPARs | In preparation |
| EPA, DHA from krill oil | PPARs, oxylipins, resolvins | Gart et al., Nutrients 2021 |
| Obeticholic acid | FXR | Salic et al., PLoS One 2019 |
| Volixibat | IBAT | Mulder et al., Nat Sci Rep 2016 & in-house |
| Butyric acid | i.a. TGF-β fibrosis sign. | Arnoldussen et al., Int J Obes 2017 Gart et al., Biomedicines 2021 |
| Propionic acid | TCA cycle | Gart et al., FASEB J 2020 |
| Semaglutide | GLP-1 | Inia et al., Int J of Mol Sci 2023 |
| DGAT2 inhibitor | DAGT2 | In preparation |
| L-carnitine and nicotinamide riboside | β-oxidation, mitochondria | Salic and Gart et al., Int J Mol Sc 2019 |
| Casein hydrolysate | i.a. lipid modulators | Schoemaker et al., PLoS One 2017 |
| Branched chain amino acids | Mitochondria, TCA cycle | Gart et al., FASEB J. 2022 van den Hoek et al., Metabolism 2021 |
| Milk-fat globule membrane | Metabolism | Arnoldussen et al., Int J Obes 2021 |
| Natural cholesterol lowering compounds | Neutrophils | Morrison et al., Front Endocrinol 2021 |
| Resmetirom | THR-β | Poster at EASL, 2024 |
| Translation to Human | Translational Value | Head to head with 1099 patients |
●最新の論文情報ダウンロード(pdf)
● New paper in the FASEB Journal. (Oct 28, 2024);
Therapeutic effects of FGF21 mimetic bFKB1 on MASH and atherosclerosis in Ldlr?/?.Leiden mice
● New paper in Nature comm (May 29, 2024);
Development of a novel non-invasive biomarker panel for hepatic fibrosis in MASLD
● 2024年6月5日～8日イタリア、ミラノで開催された EASL congress にてMASH(NASH)研究に関連する下記4題のポスターを発表しました。
● Resmetirom protects against diet-induced MASLD and reduces atherogenic risk factors in obese Ldlr-/-.Leiden mice.
● Metabolic flux analysis using a 14C microtracer approach combined with accelerator mass spectrometry analysis
- a proof of concept study on de novo lipogenesis.
● Development of a novel non-invasive biomarker panel for hepatic fibrosis in MASLD.
● Treatment with the CCR2/CCR5 antagonist Cenicriviroc does not affect MASH and fibrosis development in Ldlr-/-.Leiden mice,
translational to clinical phase 3 trial results
●Poster at AASLD 2022: The bispecific anti FGFR1/KLB agonist antibody bFKB1 attenuates non alcoholic steatohepatitis and atherosclerosis in Ldlr -/-.Leiden mice.
●Poster-1 at AASLD 2023: Temporal dynamics of metabolic dysfunctions in liver, adipose tissue and the gut during diet-induced NASH development in Ldlr-/-.Leiden mice.
●Poster-2 at AASLD 2023: Clinical translatability of Ldlr-/-.Leiden mouse model for NASH
Flux Analysis using 14C and AMS ; De Novo Lipogenesis, Muscle Protein Turnover, etc
代謝フラックス測定は、(病態)生理学、疾患メカニズム、そして新規治療薬開発の理解を深める上で重要な役割を果たします。
特定の分子 (トレーサー) に安定同位体もしくは放射性同位体を組み込むことで、その同位体の分布や運命を追跡することが可能になり、生体分子の移動や代謝変換に関する知見が得られます。
このような解析で頻繁に使用される同位体の一つが 13C であり、アイソトープ比質量分析計 (アイソトープレシオ質量分析計) によって分析されます。しかし、13C は天然存在量が比較的多く (約 1%)、特に臨床研究においては多量の標識基質が必要になります。
代わりの同位体として、天然存在量が極めて少ない 14C (約1 兆分の 1)が挙げられます。これを超高感度加速器質量分析計 (AMS) による分析と組み合わせることで、極めて微量 (微量痕跡) の標識基質投与量でも、14C 標識生成物/バイオマーカーの極めて微量な検出が可能となります。
測定項目・取り組み
● De Novo Lipogenesis (DNL)
● HDL funcitionality / Reverse Cholesterol Transport
● Muscle Protein Synthesis & Breakdown (combined 14C and D2O analysis)
● Glucose Metabolism (DNL, conversion to fluctose)
技術資料ダウンロード:
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Flux Analysis using 14C and AMS
Liver-on-a-Chip ・ Cell model for liver fibrosis
脂肪性肝炎、肝線維化を呈する Liver-on-a-Chip を開発しました。 オレイン酸とパルミチン酸を添加し、その後フルクトースを添加することにより、脂肪症と脂肪性肝炎が誘発されます。 更にLPSを添加すると線維化が誘導されます。
当3D 肝臓スフェロイド モデルは、ヒト肝細胞、星細胞、およびクッパー細胞を使用します。 当モデルは、ピオグリタゾンやフェノフィブラート等の参照化合物に感度よく反応します。
特徴・取り組み
● 病態生理学的にSteatosis、早期線維化症に似た状態を再現するダイエット誘発性MASLD・MASH 3D in vitroモデル
● 初代ヒト細胞（Hepatocyte, Hepatic Stellate cell, Kupffer cells)から形成される肝スフェロイドは少なくとも21日間細胞機能の維持が可能
技術資料ダウンロード:
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Development of a disease-mimicking model for NASH and fibrosis in a triple cell-type, spheroid-based liver-on-chip platform with microfluidics.(Poster)
Biomarkers for MASLD・MASH
世界中でMAFLD関連の肝線維症の発症率が急速に上昇しています。線維症は死亡率の主要な決定因子であるため、重要な臨床的指標となります。生検による線維症の検出が依然としてゴールデンスタンダードですが、侵襲的な処置であり、合併症、サンプリングエラー、リーディングエラーのリスクを伴います。
線維症は進行性のプロセスであり、現時点では、特に線維症の早期発症と進行を検出できるバイオマーカーなど、バリデートされた診断/予後法は存在しません。
TNOではMASLD関連線維症の進行を予測し、線維化活性リスクが高い人を早期に特定するための、メカニズムに基づいたバイオマーカーパネル開発に取り組んできており、既にいくつかのバイオマーカーセットを特定しています。
● Hepatic molecular signature in a translational NASH model as an early screening tool for novel NASH therapeutics.(Poster)
●(New) Early prediction of progressive fibrogenesis in NAFLD-NASH patients using blood-based biomarkers.(Poster)
● Optimized assays in Plasma, Serum, Breast milk, Fecal water, Saliva, etc validated in healthy subject or in patient groups.
