薬物薬物動態性疾患力学（PK-PD）関係のin vitro分析のためのマイクロ流体灌流プラットフォーム

静的なin vitro細胞培養研究は、細胞が生理学的系で経験する薬物、栄養素、およびその他の要因の動的濃度プロファイルを捉えることはできません。これにより、in vitro実験の翻訳関連性への信頼が制限され、前臨床薬物発達中の動物モデルにおける暴露反応関係の経験的検査と動物モデルの用量最適化への依存を高め、薬物薬物動態（PK）の種特異的違いにより追加の課題を導入します。および薬力学（PD）。ここでは、一時的にプログラム可能な濃度プロファイルで2Dまたは3D培養条件下で細胞を灌流できるようにするマイクロ流体細胞培養装置の開発について説明します。ドキソルビシンとゲムシタビンを使用した概念実証研究は、ドキソルビシンの用量依存および時間依存的効果と、ドキソルビシンとゲムシタビン併用療法の両方のステップを使用したスケジュール依存の効果を調べる能力を実証しました。 - 同様の薬物濃度プロファイルと種固有の（すなわち、マウス、ヒト）薬物PKプロファイル。結果は、生体内薬物の効果をより正確に模倣するために、生理学的に関連する動的薬物曝露プロファイルをin vitro薬物検査中に含めることの重要性を示しています。

Static in vitro cell culture studies cannot capture the dynamic concentration profiles of drugs, nutrients, and other factors that cells experience in physiological systems. This limits the confidence in the translational relevance of in vitro experiments and increases the reliance on empirical testing of exposure-response relationships and dose optimization in animal models during preclinical drug development, introducing additional challenges owing to species-specific differences in drug pharmacokinetics (PK) and pharmacodynamics (PD). Here, we describe the development of a microfluidic cell culture device that enables perfusion of cells under 2D or 3D culture conditions with temporally programmable concentration profiles. Proof-of-concept studies using doxorubicin and gemcitabine demonstrated the ability of the microfluidic PK-PD device to examine dose- and time-dependent effects of doxorubicin as well as schedule-dependent effects of doxorubicin and gemcitabine combination therapy on cell viability using both step-wise drug concentration profiles and species-specific (i.e., mouse, human) drug PK profiles. The results demonstrate the importance of including physiologically relevant dynamic drug exposure profiles during in vitro drug testing to more accurately mimic in vivo drug effects, thereby improving translatability across nonclinical studies and reducing the reliance on animal models during drug development.