基于人类的疟疾在芯片上的表型疾病模型的翻译用于体内应用

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 传染病研究 传染病研究
• 药物发现 药物发现 药物发现

背景情况:

• 疟疾仍然是全球健康的重大威胁,其中Plasmodium falciparum造成的死亡人数最多.
• 现有的治疗开发模式需要加速,以应对不断上升的死亡率.
• 需要先进的临床前模型对于理解疟疾病理生理学和药物疗效至关重要.

研究的目的:

• 开发和验证一种人体器官芯片模型,用于研究Plasmodium falciparum疟疾.
• 在3D体外系统中评估抗疟疾药物 (chloroquine, lumefantrine, artesunate) 的疗效.
• 使用药理动力学/药理动力学 (PK/PD) 建模来预测体内人类的疗效和毒性.

主要方法:

• 使用人类肝脏,脏和内皮与P. falciparum感染的血液共同培养而设计的疟疾芯片系统.
• 该模型在无血清介质中维持了7天,支持所有内红细胞寄生虫阶段和器官相互作用.
• 单一疗法 (chloroquine, lumefantrine, artesunate) 对P. falciparum菌株 (3D7,W2) 进行了测试,并使用人口动态建模分析了结果.

主要成果:

• 疟疾芯片模型成功维持了红细胞内疟疾寄生虫的生命周期,并允许器官与器官的相互作用.
• 在两种P. falciparum菌株中观察到对所有测试药物的剂量依赖性寄生虫清除.
• 在3D7菌株中,随着诺基因和卢梅芬林的使用,观察到重生,而阿特苏纳特阻止了这种情况;W2菌株根据药物显示稳定或减少.

结论:

• 疟疾芯片模型为疟疾病理生理学和药物反应提供了宝贵的临床前见解.
• 在P. falciparum菌株和药物治疗之间观察到不同的药物疗效和复发模式.
• 在体外数据的PK/PD建模可以预测抗疟疾药物的有效性和毒性的人体体体内参数.