ABC薬物輸送研究のためのヒト血液脳関門モデルとして星状細胞条件付き培地で栽培されたHBEC-5I内皮細胞株の評価

内皮細胞は、血液脳関門（BBB）の主要成分であり、ATP結合カセット（ABC）トランスポーターの流出ポンプを使用して、分子の通過を調節するタイトな単層を形成します。単独で栽培されたHBEC-5I内皮細胞のヒトin vitroモデルを開発しました。HBEC-5I細胞は、14日間にタイトな単層を示し、ZO-1とClaudin 5を発現し、小分子に対する見かけの透過性が低く、5日間は安定性がありました。P-gp、BCRP、MRPSトランスポーターはよく発現し、機能的でした。異なるABCトランスポーター基質（ローダミン123、BCECF AM、HOECHST 33342）および阻害剤（Verapamil、KO143、ProbenecidおよびシクロスポリンA）を使用した蓄積および排出比測定を実施しました。バリアレベルでは、ABCトランスポーターの機能は、星状細胞条件の培地で3倍強化されました。薬理学的基質の輸送、カフェイン、リバロキサバン、およびメトトレキサートの輸送によってモデルを検証しました。リバロキサバンとメトトレキサートは、排出比を3> 3で放出し、阻害剤で半分以上減少しました。HBEC-5Iモデルは、ヒトBBBを通過する治療分子の透過性を評価するための前臨床研究に関連するツールとして使用できます。

Endothelial cells are main components of the Blood-Brain Barrier (BBB) and form a tight monolayer that regulates the passage of molecules, with the ATP-Binding Cassette (ABC) transporters efflux pumps. We have developed a human in vitro model of HBEC-5i endothelial cells cultivated alone or with human astrocytes conditioned medium on insert. HBEC-5i cells showed a tight monolayer within 14 days, expressing ZO-1 and claudin 5, a low apparent permeability to small molecules, with a TEER stability during five days. The P-gp, BCRP, MRPs transporters were well expressed and functional. Accumulation and efflux ratio measurement with different ABC transporters substrates (Rhodamine 123, BCECF AM, Hoechst 33342) and inhibitors (verapamil, Ko143, probenecid and cyclosporin A) were conducted. At barrier level, the functionality of ABC transporters was three-fold enhanced in astrocyte conditioned medium. We validated our model by the transport of pharmacological substrates: caffeine, rivaroxaban, and methotrexate. The rivaroxaban and methotrexate were released with an efflux ratio >3 and were decreased by more than half with inhibitors. HBEC-5i model could be used as relevant tool in preclinical studies for assessing the permeability of therapeutic molecules to cross human BBB.