МЕДЛАЙН.РУ
Содержание журнала

Архив

Редакция
Учредители

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт теоретической и экспериментальной биофизики
Российской академии наук


ООО "ИЦ КОМКОН"

Адрес редакции и реквизиты

192012, Санкт-Петербург, ул.Бабушкина, д.82 к.2, литера А, кв.378

ISSN 1999-6314


Клиническая медицина » Терапия • Клиническая токсикология

Том: 20
Статья: « 16 »
Страницы:. 176-186
Опубликована в журнале: 15 марта 2019 г.
English version

Клеточные культуры как перспективная биологическая модель в токсикологических исследованиях

Ширяева А.И., КосяковаК.Г., Сидоров С.П., Фатеев И.В., Кузьмин А.А.

ФГБУ "Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины" Министерства обороны Российской Федерации

ФГБОУ ВО "Северо-Западный государственный медицинский университет имени
И.И. Мечникова" Министерства здравоохранения Российской Федерации


Резюме
Актуальным направлением развития современной токсикологии является внедрение клеточных технологий в практику экспериментальных исследований. В связи с этим нами был проведен анализ современных данных и рассмотрена история развития методов культивирования клеток и тканей человека и животных для создания универсальных моделей для изучения различных видов воздействия на клетки. В статье представлены основные достоинства и недостатки первичных и перевиваемых клеточных культур, описаны достижения в создании трехмерных моделей тканей, включая organ-on-a-chip (орган-на-чипе), а также математических моделей для изучения реакции на уровне тканей. Описаны основные направления валидации токсикологических исследований с применением культур клеток, подчеркнуты ограничения их применения вследствие особых требований к испытуемым веществам.


Ключевые слова
токсикология in vitro, клеточные культуры, орган-на-чипе, биологическая модель, цитотоксичность.


(статья в формате PDF. Для просмотра необходим Adobe Acrobat Reader)



открыть статью в новом окне

Список литературы

1. ГОСТ 31891-2012. Принципы надлежащей лабораторной практики (GLP). Применение принципов GLP к исследованиям in vitro. - Введ. 2013-01-01. - М.: Стандартинформ, 2013. - 12 с.


2. Романова М.А. Изучение цитотоксичности биологически активных соединений на культуре клеток / М.А. Романова, А.Ш. Додонова // Молодой учeный. - 2016. - 18 (22). - С.110-113.


3. Harrison R. G. 1907. Observations on the living developing nerve fiber. Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 4: 140-143.


4. Carel, A. 1912. On the permanent lift of tissues outside the organism. J. Exp. Med. 15: 516-528.


5. Rous, P., Jones F.S. 1916. A method for obtaining suspensions of living cells from the fixed tissues, and for the plating out of individual cells. J. Exp. Med. 23(4): 549-555.


6. Astashkina A., Mann B., Grainger D.W. 2012. A critical evaluation of in vitro cell culture models for high-throughput drug screening and toxicity. Pharmacol. Ther. 134(1): 82-106.


7. Zhang, Z., N. Guan, T. Li, D.E. Mais, and M. Wang. 2012a. Quality control of cell-based high- throughput drug screening. Acta. Pharma. Sin. B 2(5): 429-438.


8. Bhogal, N., C. Grindon, R. Combes, and M. Balls. 2005. Toxicity testing: Creating a revolution based on new technologies. Trends Biotechnol. 26(6): 299-307.


9. Sharma, P., D.M. Ando, A. Daub, J.A. Kaye, and S. Finkbeiner. 2012. High-throughput screening in primary neurons. Methods Enzymol. 506:331-360.


10. Berg, E.L., M.A. Polokoff, A. O?Mahony, D. Nguyen, and X. Li. 2015. Elucidating mechanisms of toxicity using phenotypic data from primary human cell systems a chemical biology approach for thrombosis-related side effects. Int. J. Mol. Sci. 16(1): 1008-1029.


11. David J. Dix, Keith A. Houck, Matthew T. Martin, Ann M. Richard, R. Woodrow Setzer, Robert J. Kavlock, The ToxCast Program for Prioritizing Toxicity Testing of Environmental Chemicals, Toxicological Sciences, Volume 95, Issue 1, January 2007, Pages 5-12


12. Houck, K.A., D.J. Dix, R.S. Judson, R.J. Kavlock, J. Yang, and E.L. Berg. 2009. Pro ling bioactivity of the ToxCast chemical library using BioMAP primary human cell systems. J. Biomol. Screen 14(9): 1054-1066.


13. Kleinstreuer, N.C., J. Yang, E.L. Berg, T.B. Knudsen, A.M. Richard, M.T. Martin, D.M. Reif, R.S. Judson, M. Polokoff, D.J. Dix, R.J. Kavlock, and K.A. Houck. 2014. Phenotypic screening of the ToxCast chemical library to classify toxic and therapeutic mechanisms. Nat. Biotechnol. 32(6):583-591.


14. Soldatow, V.Y., E.L. Lecluyse, L.G. Griffith, and I. Rusyn. 2013. In vitro models for liver toxicity testing. Toxicol. Res. (Camb). 2(1): 23-39.


15. Abdo, N., M. Xia, C.C. Brown, O. Kosyk, R. Huang, S. Sakamuru, Y.H. Zhou, J.R. Jack, P. Gallins, K. Xia, Y. Li, W.A. Chiu, A.A. Motsinger-Reif, C.P. Austin, R.R. Tice, I. Rusyn, and F.A. Wright. 2015. Population-based in vitro hazard and concentration-response assessment of chemicals: The 1000 genomes high-throughput screening study. Environ. Health Perspect. 123(5): 458-466.


16. Yamasaki, K., S. Kawasaki, R.D. Young, H. Fukuoka, H. Tanioka, M. Nakatsukasa, A.J. Quantock, and S. Kinoshita. 2007. Genomic aberrations and cellular heterogeneity in SV40-immortalized human corneal epithelial cells. In- vest. Ophthalmol. Vis. Sci. 50(2): 604-613.


17. Wills, L.P., G.C. Beeson, D.B. Hoover, R.G. Schnellmann, and C.C. Beeson. 2015. Assessment of ToxCast Phase II for mitochondrial liabilities using a high-throughput-respirometric assay. Toxicol Sci. 146(2): 226-234.


18. Liu, J., K. Mansouri, R.S. Judson, M.T. Martin, H. Hong, M. Chen, X. Xu, R.S. Thomas, and I. Shah. 2015. Predicting hepatotoxicity using ToxCast in vitro bioactivity and chemical structure. Chem. Res. Toxicol. 28(4): 738-751.


19. Подчерняева Р.Я., Суетина И. А., Михайлова Г. Р., Лопатина О. А., Бобринецкий И. И., Морозов Р. А., Селезнев А. С. Культивирование перевиваемых клеточных линий на подложках из углеродных нанотрубок и влияние электростимуляции на пролиферацию клеток // Вопросы вирусологии. 2012. 5.


20. Romero, A.C., E. Del Río, E. Vilanova, and M.A. Sogorb. 2015. RNA transcripts for the quantification of differentiation allow marked improvements in the performance of embryonic stem cell test (EST). Toxicol. Lett. 238(3): 60- 69.


21. Tonk, E.C., J.F. Robinson, A. Verhoef, P.T. Theunissen, J.L. Pennings, and A.H. Piersma. 2013. Valproic acid-induced gene expression responses in rat whole embryo culture and comparison across in vitro developmental and non- developmental models. Reprod. Toxicol. 41:57-66.


22. Hung S. S., Khan S., Lo C. Y., Hewitt A. W., Wong R. C. 2017. Drug discovery using induced pluripotent stem cell models of neu- rodegenerative and ocular diseases. Pharmacol. Therapeutics. 177 : 32,43.


23. Мележникова О.Н., Домнина П.А., Горячая Т.С., Петросян М.А. Клеточные технологии в фармакологических исследованиях. Настоящее и будущее./ Цитология 2018. Т 60, N9, с. 673-678.


24. Varani, J., P. Perone, D.M. Spahlinger, L.M. Singer, K.L. Diegel, W.F. Bobrowski, and R. Dunstan. 2007. Human skin in organ culture and human skin cells (keratinocytes and fibrobroblasts) in monolayer culture for assessment of chemically induced skin damage. Toxicol. Pathol. 35(5): 693- 701.


25. Dickreuter, E., Vehlow, A. & Cordes, N. Biospektrum (2015) 21: 397. https://doi.org/10.1007/s12268-015-0593-8


26. Esch, E.W., A. Bahinski, and D. Huh. 2015. Organs-on-chips at the frontiers of drug discovery. Nat. Rev. Drug Discov. 14:248-260.


27. Wang, Gang et al. ?Modeling the mitochondrial cardiomyopathy of Barth syndrome with induced pluripotent stem cell and heart-on-chip technologies?Nature medicine vol. 20,6 (2014): 616-23.


28. Skardal A., Sean V. Murphy, M. Devarasetty, I. Mead, Hyun-Wook Kang, Young-Joon Seol et all. 2017 Multi-tissue interactions in an integrated three-tissue organ-on-a-chip platform. Scientific Reports 7 Article number: 8837


29. Sakolish, C. M., Esch, M. B., Hickman, J. J., Shuler, M. L. & Mahler, G. J. Modeling Barrier Tissues In Vitro: Methods, Achievements, and Challenges. EBioMedicine 5, 30-39, doi: 10.1016/j.ebiom.2016.02.023 (2016)


30. Фрешни Р.Я. Культура животных клеток: практическое руководство/пер. 5-го англ. изд. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2018.-691с.


31. ОФС.1.7.2.0011.15 «Требования к клеточным культурам-субстратам»