気液界面培養は、ヒトIPS細胞由来の腸細胞様細胞オルガノイドから生成された単層の特性と機能を変化させます

口頭投与された薬物の腸の吸収と代謝を評価するために、ヒト誘発性多能性幹（IPS）細胞由来腸細胞様細胞（ELC）が有用であると予想されます。以前のレポートでは、オルガノイド培養を通じて、ヒトIPS細胞由来ELCから高機能的な単層プラットフォーム（ELC-ORG-MONO）の開発に成功し、薬物動態研究への適合性を実証しました。近年、気液界面（ALI）培養モデルが開発され、in vivo環境を模倣する条件下で上皮組織の培養が可能になりました。本研究では、腸機能のさらなる改善のためにALI CultureをELC-ORG-MONOに適用しました。ELC-ORG-MONOのALI培養は、ゴブレット細胞を大きく発達させ、多くの薬物代謝酵素、薬物輸送体、および腸の分化マーカーの遺伝子発現レベルを強化しました。しかし、彼らの活動は強化されていません。RNA-seq分析は、ALI培養が代謝プロセスに関連する遺伝子の発現を増加させたが、解糖プロセスを減少させることを示唆した。解糖能容量の分析により、ALI培養が解糖活性を低下させたことが確認されました。したがって、ALI培養モデルには、ELC-ORGモノを使用した薬物動態研究への適用性を最適化するための調整の余地があります。

To evaluate the intestinal absorption and metabolism of orally administered drugs, human induced pluripotent stem (iPS) cell‑derived enterocyte‑like cells (ELCs) are expected to be useful. In a previous report, we succeeded in developing a highly functional monolayer platform (ELC-org-mono) from human iPS cell-derived ELCs through an organoid culture and demonstrated its suitability for pharmacokinetic studies. In recent years, the air-liquid interface (ALI) culture model was developed, allowing for the culture of epithelial tissue under conditions that mimic the in vivo environment. In the present study, we applied ALI culture to ELC-org-mono for further improvement of intestinal functions. ALI culture of ELC-org-mono greatly developed goblet cells and enhanced the gene expression levels of many drug-metabolizing enzymes, drug transporters and intestinal differentiation markers. However, their activities were not enhanced. RNA-seq analysis suggested that ALI culture increased the expression of genes related to metabolic processes but decreased glycolytic processes. Analysis of glycolytic capacity confirmed that ALI culture decreased glycolytic activities. Thus, there is room for some adjustment in the ALI culture model to optimize its applicability to pharmacokinetic studies using ELC-org-mono.