人間の薬物誘発性肝障害を引き起こす化合物を検出するためのマイクロパターン化された共培養の使用

薬物誘発性肝障害（DILI）は後期段階の薬物消耗の主な理由であるため、創薬プロセス全体で展開できる予測アッセイが必要です。臨床DILIは、サンドイッチ培養された原発性ヒト肝細胞の24時間培養を使用して、4つの細胞損傷エンドポイントのイメージングを使用して、〜50％の感度と〜5％の偽陽性（FP）率で予測できます（Xu et al。、2008）。一次肝細胞の機能的に安定したモデルでの長期薬物投与（マイクロパターン化された共培養[MPCCS]）が短期投与パラダイムよりも予測性の向上を提供できると仮定しました。原発性ヒトまたはラットの肝細胞のいずれかを備えたMPCCSを使用して、標準のエンドポイント（グルタチオンレベル、ATPレベル、アルブミン、および尿素分泌）とともに種の違いを理解し、臨床DILIを引き起こすことが知られているか、知られていない45の薬物をテストしました。ヒトMPCCは、ディリを引き起こすことが知られている35の化合物のうち23（65.7％の感度）を正しく検出し、テストした10の陰性化合物でFPレートは10％でした。ラットMPCCは、35個のDILI化合物のうち17個（48.6％の感度）を正しく検出し、ヒトMPCCよりもFPレートが高かった（20対10％）。DILIの懸念が最も多い追加の19の薬物の場合、ヒトMPCCは、少なくとも2人の肝細胞ドナーをテストに使用したときに100％の感度を示しました。さらに、MPCCは構造薬類似体の相対的な臨床毒性を検出することができました。結論として、MPCCは、臨床ディリの予測のために従来の短期培養に対する優位性を示し、ヒトMPCCはラットのカウンターパートよりも人間の責任を予測しました。

Because drug-induced liver injury (DILI) remains a major reason for late-stage drug attrition, predictive assays are needed that can be deployed throughout the drug discovery process. Clinical DILI can be predicted with a sensitivity of ~50% and a false positive (FP) rate of ~5% using 24-h cultures of sandwich-cultured primary human hepatocytes and imaging of four cell injury endpoints (Xu et al., 2008). We hypothesized that long-term drug dosing in a functionally stable model of primary hepatocytes (micropatterned cocultures [MPCCs]) could provide for increased predictivity over short-term dosing paradigms. We used MPCCs with either primary human or rat hepatocytes to understand possible species differences along with standard endpoints (glutathione levels, ATP levels, albumin, and urea secretion) to test 45 drugs either known or not known to cause clinical DILI. Human MPCCs correctly detected 23 of 35 compounds known to cause DILI (65.7% sensitivity), with a FP rate of 10% for the 10 negative compounds tested. Rat MPCCs correctly detected 17 of 35 DILI compounds (48.6% sensitivity) and had a higher FP rate than human MPCCs (20 vs. 10%). For an additional 19 drugs with the most DILI concern, human MPCCs displayed a sensitivity of 100% when at least two hepatocyte donors were used for testing. Furthermore, MPCCs were able to detect relative clinical toxicities of structural drug analogs. In conclusion, MPCCs showed superiority over conventional short-term cultures for predictions of clinical DILI, and human MPCCs were more predictive for human liabilities than their rat counterparts.