PRECLINICAL APPLICATIONS
NORMOTHERMIC PERFUSED ORGAN MODELS
CONTRACT SERVICE, TECHNOLOGIES OPEN FOR PARTNERING
Ex vivo normothermic whole organ perfusion model (常温全臓器灌流モデル )
TNO は非臨床ADME研究における新たなツールとして Normothermic Whole Organ Perfusion model (常温全臓器灌流モデル) を開発しました。
ここ数年臓器移植分野の大きな進展により移植前の臓器のViabilityを監視する様々な装置が開発されました。
そのひとつはLiver Assistで連続的な門脈流と拍動性動脈血流を備えた圧力駆動灌流システムです。
非臨床ADME研究にはヒト臓器を反映する優れた代替臓器としてブタの臓器を適用します。
常温全臓器灌流モデルを医薬品研究に使用する利点について
● 生理学的状態の模倣: 生理学的な条件下で臓器を保存し研究するための効果的な手段のひとつです。血流、胆汁、尿の生成などの生理学的状態を維持し、臓器を体温に近い温度に保つことで、体内で起こる反応や変化をより忠実に模倣することが可能になります。
● 長時間保存: 臓器の保存時間を延長することで、薬の有効性と安全性についての詳細な研究が可能になります。
● 薬物動態の解明: 薬物動態や代謝をより現実的な条件で評価できます。 臨床薬物動態と代謝プロファイル、これらのプロセスに対する薬物間相互作用の潜在的な影響、薬物がどのくらいの速さでどのように除去されるかを予測することが可能です。
● 複雑な疾患の研究: 複雑な病気や障害に対する薬の効果をより詳細に調べることができる可能性があります。 例: 特定の臓器の線維症、炎症、損傷の治療法を開発するためのデータ収集の可能性。
核酸医薬開発における新たな選択肢としての Ex vivo Whole Liver perfusion model
新規RNA治療薬の有効性と薬物動態を予測することは、依然として大きな課題です。従来のin vitroモデルでは、正確な臨床応用に必要な複雑な細胞多様性や臓器構造を十分に捉えることができません。
TNOは、最先端の体外ブタ肝臓常温機械灌流（NMP）プラットフォームを開発しました。新鮮な豚の肝臓器全体を、38℃の自己血で酸素供給しながら還流維持する革新的な技術です 。
NMPプラットフォームを選ぶ理由とは？
● 精密な時空間データ: 各肝葉から経時的に生検を行うことで、mRNA編集効率の「時間的変化」と「空間的分布」を詳細に追跡可能です 。
● 48時間の長期安定性: 小児用血液濃縮器の導入により、老廃物を効率的に除去。48時間にわたり胆汁産生と良好な肝機能を維持し、遅効性薬剤やアデノウイルスベクター、放射線毒性の評価を可能にしました 。
● 臨床に近い生理的環境: 全臓器スケールでの評価により、ヒトへのトランスレーショナルなデータを提供します 。
核酸医薬候補品の可能性を最大限に引き出すための受託試験としてご活用いただけます。共同研究にご興味をお持ちの場合も是非お問い合わせください。
Download, Publication:
● Normothermic machine perfusion of ex vivo porcine liver: Demonstrator studies for preclinical testing of an RNA therapeutic and multi-day perfusion feasibility.
Ex vivo Whole Liver perfusion model
実際ブタの肝臓がヒトの肝機能を反映する優れた代替臓器であることはトランスポーターと代謝酵素の発現レベル解析により示されています。
この目的でLC-MSベースの定量的プロテオーム分析を実施し、主要肝トランスポーターが同等の発現レベルであることが確認できています。（MDR1、MRP1、MRP2、MRP3、NTCP、GLUT1、OCT1、およびMCT1）
一方、トランスポーター BCRP、BSEP、OATP2B1 の発現のみがヒトの肝臓よりもブタの肝臓で約2 倍であることも確認できています。
TNOにおける調査結果は Elmorsi et al,による最近の研究においても確認され、そこで Elmorsiらはまたヒトとブタの肝臓プロテオミクスを比較し、
主要な肝臓の CYP と UGT 酵素がブタとヒトの肝臓の間で高い類似性と同等の発現レベルを共有することも確認できています。
Application:
● 健康なブタの肝臓全体を常温機械潅流し下記項目の測定を実施します。
> Hepatic Clearance
> Biliary Excretion
> Drug-drug interactions
> Mechanistic study of transporter involvement in hepatic drug clearance
> Metabolite formation, Metabolite production
> De Novo Lipogenesis
● 生体肝移植を受ける患者さんから摘出した肝臓を常温機械潅流し下記項目の測定を実施します。
> Hepatic Clearance
> Hepatic Metabolism
> Biliary Excretion
> Plasma Exposure upon DDI
> Dosing to portal vein and/or hepatic artery
> NASH: Biomarker detection / Target Binding
技術資料ダウンロード, Publication link
●
Novel Explanted Human Liver Model to Assess Hepatic Extraction, Biliary Excretion and Transporter Function (Clinical Pharmacology and Therapeutics, April 2023)
●
Evaluation of Normothermic Machine Perfusion of Porcine Livers as a Novel Preclinical Model to Predict Biliary Clearance and Transporter-mediated Drug-Drug Interactions using Statins (Drug Metabolism and Disposition, July 2021)
●
HepMetPro; - Hepatic Metabolite Production -
●
De Novo Lipogenesis using 14C-labeled acetate and Accelerator Mass Spectrometry
●
Normothermic Machine Perfusion of Diseased Explanted Livers to Study Hepatic Pharmacokinetic Processes (Poster at ISSX-2021)
●
Ex vivo whole liver perfusion model for prediction of drug drug interactions and biliary excretion of Rosuvastatin (Poster)
●
Pharmacokinetics Application of Normothermic Perfused Ex Vivo Porcine Livers (Poster at ISSX-2019)
Ex vivo Kidney perfusion model
Application: To study Renal Clearance of Drugs
● 健康なブタの腎臓器全体を常温機械潅流し下記項目の測定を実施します。
● 研究課題例；
> Infusion of drug cocktail to study renal clearance of probe drug cocktail (0 - 120 min)
> Study DDI at the renal level by infusing probe + inhibitor cocktail mix (125- 245 min)
> Perfusate and urine drug profiles
● Readout例；
> Flow (pressure driven machine)
> Inulin clearance
> Urine production
> Ad hoc viability analysis
> Perfusate: pO2, pCO2, pH, sO2, ureum,creatinin, Na, K
> Albumin (in perfusate and urine)
> Biopsy: before, during & end of perfusion
Combined Liver and Kidney perfusion model
Application: To study Clearance of Probe Drug Cocktail via Biliary and Renal Clearance route
● Determine % of biliary and % renal excretion of drugs
● Ability to perfuse for longer time
● Open for Partnering
技術資料ダウンロード:
□
Optimized Normothermic Machine Perfusion of Liver and Kidney used to Predict Human Pharmacokinetics. (Poster at JSSX, 2023)
□
Combined Ex Vivo Liver and Kidney Perfusion to Predict Biliary and Renal Clearance.
Predicting Human Pharmacokinetics by using an ex vivo new multi-organ perfusion model
To demonstrate and incorporate ADME data of 2 model drugs (rosuvastatin and digoxin) derived from intestinal segment studies and whole organ perfused liver and kidney into a generic PBPK model to predict the drug PK profile in humans.
技術資料ダウンロード:
□ Demonstrator study using Rosuvastatin and Digoxin.
□ Ex vivo gut-hepato-biliary organ perfusion model to characterize oral absorption, gut-wall metabolism, pre-systemic hepatic metabolism and biliary excretion; application to midazolam
当研究はEuropean Journal of Pharmaceutical Sciencesの2024年度最優秀論文賞を受賞しました。
