Download - Modelos celulares
-
1
Modelos Celulares Modelos Celulares parapara
Estudios de Toxicidad y Estudios de Toxicidad y Metabolismo de XenobiMetabolismo de Xenobiticosticos
XenobiticosXenobiticos
-
2
TOXINASTOXINASIntrIntrnsecasnsecas
Efecto en todos los individuos expuestosEfecto dosis-dependiente
Efecto predecible en animales
IdiosincrIdiosincrsicassicasEfecto solo en algunos individuos
No dosis-dependiente:hipersensibilidadDosis-dependiente: idiosincrasia metablica
Polimorfismo genticoInduccin de los CYPs
Efecto No predecible en animales
ClasificaciClasificacin mecann mecanstica stica de las TOXINASde las TOXINAS
ActivasActivasSon txicas per se y no requieren ser
biotransformadas para ejercer su efectotxico.
Efecto dosis-dependiente enlos individuos expuestos
LatentesLatentesRequieren ser biotransformadaspara ejercer su efecto txico.
-
3
Detoxificacin
RESPUESTAINMUNE
Metabolito reactivoMetabolito estable
Alteracin de lahomeostasis
del Ca2+
Depleccinde GSH
Estrs oxidativoGeneracin de ROS
BIOTRANSFORMACION
ELIMINACION
Peroxidacinlipdica
Unincovalente
Alteraciones metablicas
ATP
APOPTOSIS NECROSIS
Inactivacin debiomolculas
Reacciones Fase II
XENOBIOTICO Reacciones Fase I
"... "... un determinado experimento no se realizarun determinado experimento no se realizar en en animales, si existe otro manimales, si existe otro mtodo disponible que sea todo disponible que sea razonablerazonable, , realizablerealizable y y cientcientficamente satisfactorioficamente satisfactoriopara obtener los mismos resultados y que no para obtener los mismos resultados y que no requiera el uso de animales...requiera el uso de animales...
Parlamento Europeo
(Directiva 86/609/CEE)
.... se utilizar.... se utilizar el el mmnimo nnimo nmeromero de animales y de animales y aquel procedimiento que produzca aquel procedimiento que produzca el mel mnimo y menos nimo y menos prolongado dolor y sufrimientoprolongado dolor y sufrimiento......
-
4
VentajasVentajasde los Modelo In Vitrode los Modelo In Vitro
Se evitan interferencias de la respuesta del organismoVersatilidad en el diseo experimentalAhorro de tiempo y coste econmicoPosibilidad de automatizacin, robotizacin, miniaturizacinNecesidad de poca cantidad de producto en estudioSe puede utilizar material biolgico humanoReduccin del nmero de animales
InconvenientesInconvenientesde los Modelo In Vitrode los Modelo In Vitro
Simplicidad: Informacin a veces parcialDificultad de interpretacin de los resultadosDificultad para extrapolar al hombreNo sustituyen del todo los ensayos in vivoNo se pueden detectar efectos secundariosNecesidad de validacin formalTodava no estn aceptados legalmente, ni incorporados en los protocolos oficiales para el registro de nuevos frmacos
-
5
35
25 x 106 clulas
1 2 3 4 5 6A
B
C
D
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12ABCDEFGH
190 1.000
2-3 g de tejido
Evaluacin del riesgo de toxicidad
Productos que se desarrollan para el uso o consumo humano (aditivos alimentarios, cosmticos, medicamentos, biomateriales, etc.)
Clasificacin y etiquetaje de productos qumicos (disolventes,detergentes, etc)
Medioambiente: Ecotoxicologa (plaguicidas, metales pesados, etc)
-
6
XenobiticosXenobiticosEstudios de toxicidad
Medicamentos
Fase Clnica
SEGURIDAD SEGURIDAD
BalanceBalanceentreentre
RIESGORIESGOTTxicoxico
Fases en el desarrollo Fases en el desarrollo de un de un
nuevo medicamentonuevo medicamento
Fase Preclnica Fase QuFase QumicamicaFase biolFase biolgica en animalesgica en animales
Metabolismo Toxicologa Farmacocintica Actividad farmacolgicaMoleculaMolecula candidatacandidata
Fase I: VoluntariosFase I: VoluntariosFase II: Ensayo clFase II: Ensayo clniconicoFase III: Estudios Fase III: Estudios multicmulticntricosntricosFase IV: Registro y comercializaciFase IV: Registro y comercializacinn
BENEFICIOBENEFICIOTerapeTerapeticotico
-
7
DiseDiseo experimental o experimental para evaluar la toxicidad para evaluar la toxicidad in vitroin vitro
ElecciEleccinn de un modelo biolgico adecuado
EvaluaciEvaluacinn de los parmetros adecuados para estudiar los efectos txicos
Correcta interpretaciCorrecta interpretacinn de los resultados: Valor predictivo del modelo y extrapolacin in vitro - in vivo
DiseDiseo experimental o experimental para evaluar la toxicidad para evaluar la toxicidad in vitroin vitro
ElecciEleccinn de un modelo biolgico adecuado
Organismo enteroPerfusin de rganosCultivo de rganos/slicesCultivos primariosLneas celularesHomogenados de tejidosFracciones subcelularesEnzimas purificados
Complej
idad
Releva
ncia
-
8
DiseDiseo experimental o experimental para evaluar la toxicidad para evaluar la toxicidad in vitroin vitro
ElecciEleccinn de un modelo biolgico: Cultivos celulares
Cultivos PrimariosCultivos PrimariosAquellos formados por clulas derivadas directamente del tejido u rgano donante. Pueden ser proliferantes (fibroblastos, etc) o no proliferantes (hepatocitos)
Cultivos PrimariosLneas celularesLneas celulares manipuladas geneticamenteCo-cultivosCultivos organotpicos
A B
C D
-
9
NeuronasNeuronas AstrocitosAstrocitos OligodendrocitosOligodendrocitos
CCll. de . de SchwannSchwann CCl.Cromafinesl.CromafinesMicroglMicroglaa
Cultivos de CCultivos de Clulas de Sistema Nervioso lulas de Sistema Nervioso Humano para Estudios de FHumano para Estudios de Frmacormaco--ToxicologToxicologaa
-
10
CaracterCaractersticas:sticas:Clulas inmortalesTransformadas mediante virus, etc o de origen tumoralHeteroploidesEstabilidad fenotpica
Ventajas:Ventajas:Manejo fcilComercializadas en las colecciones de clulas (ECACC, ATCC)
Inconvenientes:Inconvenientes:Prdida de funciones diferenciadas
LLneas Celulares neas Celulares ContContnuasnuas
CClulas manipuladas genlulas manipuladas genticamenteticamenteExpresiExpresin de un gen de intern de un gen de interss
IntegraciIntegracin en el genoma n en el genoma de un gen de interde un gen de inters mediante retroviruss mediante retrovirus
Inmortalizacin de los hepatocitosExpresin de isoenzimas del citocromo P450 (CYP)Expresin de otros genes de inters
ExpresiExpresin transitoria n transitoria de un gen de interde un gen de inters mediante adenoviruss mediante adenovirus
-
11
DiseDiseo experimental o experimental para evaluar la toxicidad para evaluar la toxicidad in vitroin vitro
EvaluaciEvaluacinn de los parmetros adecuados para estudiar los efectos txicos
Estudios de citotoxicidad generalEstudios de citotoxicidad general:Efectos sobre funciones vitales de la clulas.
Toxicidad Toxicidad rganorgano--especespecficafica: Efectos sobre funciones diferenciadas de las clulas del rgano diana.
Mecanismos molecularesMecanismos moleculares de toxicidad
HEPATOCITOSEN CULTIVO
VIABILIDAD
FUNCIONES BIOQUMICAS
24-72 h
FrmacosXenobiticos
-
12
DiseDiseo experimental o experimental para evaluar la toxicidad para evaluar la toxicidad in vitroin vitro
Estudios de citotoxicidad generalEstudios de citotoxicidad general:
Alteraciones de las funciones vitales de la clulas.
CriteriosCriterios: Ensayos de viabilidad celular (MTT, RN, LDH, GOT, GPT, ATP, etc)
ModelosModelos: Lineas celulares y cultivos primarios
ObjetivoObjetivo: Determinar la mxima concentracin no txica (MCNT), y las IC10 e IC50
logit(Concentration) (M)-4 -3 -2 -1
-log(
Viab
ility
) (%
of c
ontr
ol)
-6
-4
-2
0
2
4
6
Concentration (M)250 500100 1000
Viab
ility
(% o
f con
trol
)
0
25
50
75
100
IC10 IC50 IC10IC50
A B
-
13
Los ICs, parmetros de comparacin relativa
Concentracin
% d
el C
ontr
ol
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
IC10 IC50
100 % viable< 5 % viable
-
14
log (Rat Hepatocytes IC50)
-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1
log(
Hum
an le
thal
con
cent
ratio
n)
-9-8-7-6-5-4-3-2-101
o. origen=.3060pendiente=.9320r =.7434
log (HepG2 IC50)
-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1lo
g(H
uman
leth
al c
once
ntra
tion)
-9-8-7-6-5-4-3-2-101
o. origen=.4523pendiente=.8848r =.7745
Relacin entre la toxicidad in vitro y la in vivo
DiseDiseo experimental o experimental para evaluar la toxicidad para evaluar la toxicidad in vitroin vitro
Estudios de toxicidad Estudios de toxicidad rganorgano--especespecficafica:
Alteraciones de funciones diferenciadas del rgano diana a concentraciones que no comprometen la viabilidad celular.
CriteriosCriterios: Evaluacin de funciones diferenciadas a concentraciones sub-citotxicas (MCNT o IC10)
ModelosModelos: Cultivos primarios
ObjetivoObjetivo: Determinar efecto txico y mecanismo de toxicidad
-
15
Cultivo de cCultivo de clulas de diferentes tejidoslulas de diferentes tejidoshumanas y de especies animales humanas y de especies animales
HgadoSistema nerviosoMusculo liso y estriadoClulas de la pielRinPncreasPulmnClulas ocularesClulas vascularesClulas seasClulas sanguneasIntestinoOtros tejidos
Biotransformacin.
Efectos beneficiosos o txicos a nivel celular o molecular sobre funciones celulares especficas.
Biocompatibilidad.
Irritacin/corrosividad.
Accin farmacolgica.
Carcinognesis/mutagnesis.
Tipos celulares Estudios sobre lostejidos/rganos diana
Los modelos celulares de origen humanoestn llamados a desempear un papelpuente entre los ensayos preclnicos en
animales y los ensayos clnicos en el ser humano
Modelos celulares de origen humano Modelos celulares de origen humano Estudios In Vitro Estudios In Vitro predictivopredictivo para el para el hombrehombre
-
16
Experimentacin Animal
In vivoIn vivo
Cultivo de Clulas Humanas
In VitroIn Vitro
Ensayos Clnicos
In vivoIn vivo
Ayuda para la seleccin de la especie animal ms adecuada paralos estudios pre-clnicos
Permite obtener resultados a nivel bioqumico, metablico y funcional muy predictivos
para el hombre.
Estudios pre-clnicos a nivel fisiolgico que requieren el organismo entero.
DiseDiseo experimental o experimental para evaluar la toxicidad para evaluar la toxicidad in vitroin vitro
Correcta interpretaciCorrecta interpretacin de los resultados:n de los resultados:Valor Valor predictivopredictivo del modelodel modelo--Riesgo de toxicidadRiesgo de toxicidad
RelevanciaRelevancia del efecto observadoReversibilidadReversibilidad del efecto txico observadoDiferencia de sensibilidadDiferencia de sensibilidad interespeciesAspectos Aspectos farmacocinfarmacocinticosticos del compuestoDiferencias en el metabolismoDiferencias en el metabolismo interespecies
-
17
RT =Concentracin Plasmtica /IC50
RIESGO DE TOXICIDADRIESGO DE TOXICIDAD
Pico en plasma tras administracin teraputica
0.7-1.7 x 10-5
---3 x 10-4
6 x 10-2---
3 x 10-3
2 x 10-3
5 x 10-2
1 x 10-4
4 x 10-3
0.7-1.7 x 10-4
---6.6 x 10-5
1.3 x 10-2---
9.7 x 10-4
5.1 x 10-4
1.3 x 10-2
1.5 x 10-4
6.2 x 10-3
3.3-8.1 x 10-3
---3.9 x 10-4
7.8 x 10-2---
3.1 x 10-3
6.5 x 10-3
1.6 x 10-1
1.8 x 10-2
7.1 x 10-1
0.1
4.5
3.1
3.9
0.65
Buprenorfina
Morfina
Herona
Meperidina
Metadona
2.1 x 10-2
7.7 x 10-1
9.6 x 10-1
3.1 x 10-1
5.6 x 10-3
Conc.Plasmtica
(mM)LDH
(IC50)Snt. Albmina
(IC50)RT RT
Viabilidad Funcionalidad
RIESGO DE TOXICIDADRIESGO DE TOXICIDADRT =Con. Plasmtica/IC50
-
18
ESTUDIOS DE REVERSIBILIDAD ESTUDIOS DE REVERSIBILIDAD IN VITROIN VITRO
Relevancia de la funcin metablica alteradaReversibilidad del efectoMecanismos de toxicidad implicadosInteraccin con otros frmacosIdentificacin de los CYPs implicados en el metabolismoInduccion/inhibicion del CYPParticipan en el metabolismo CYPS con polimorfismo genetico? Evaluacin del riesgo de hepatotoxicidad
3) Extrapolacin In vitro-In vivo / Evaluacion del riesgo
Estudio de la Estudio de la hepatotoxicidadhepatotoxicidad in vitroin vitro
-
19
Aplicaciones de los Modelo In VitroAplicaciones de los Modelo In Vitro
Clasificacin y etiquetado de sustancias qumicas Biocompatibilidad de materiales Carcinognesis y mutagnesis Test de irritacin ocular y cutnea Fototoxicidad Toxicologa del desarrollo Toxicidad rgano-especfica Toxicidad a nivel sistmico Mecanismos moleculares de toxicidad Metabolismo y toxicidad de frmacos Evaluacin de interacciones entre frmacos
Ecotoxicologa