Aplicaciones de la Medición TEER en el Descubrimiento de Fármacos
La Resistencia Eléctrica Transepithelial/Transendotelial (TEER) es una técnica utilizada en la investigación moderna y el descubrimiento de fármacos que mide la resistencia eléctrica a través de una monocapa celular, la cual está influenciada por las uniones estrechas entre células adyacentes. La medición de TEER se usa comúnmente para evaluar las propiedades de barrera de capas celulares epiteliales y endoteliales, y se ha convertido en una herramienta esencial para evaluar la biología de los tejidos, la patología de enfermedades y la seguridad y eficacia de fármacos y sistemas de administración de medicamentos. Los investigadores utilizan TEER para medir cualitativamente la integridad de tejidos barrera, como los que se encuentran en el revestimiento del intestino, pulmones, riñones, tejidos reproductivos, cerebro y otros órganos, y para medir cuantitativamente la confluencia celular. Aquí, examinamos cómo se usa actualmente TEER en la investigación y el descubrimiento de fármacos, incluyendo sus aplicaciones, ventajas y limitaciones.
Principio de la Medición TEER
La medición TEER se basa en el principio de que una monocapa celular actúa como una barrera eléctrica, y la resistencia al flujo de corriente eléctrica es proporcional a la integridad de la barrera celular. La medición se realiza usando un arreglo especializado de electrodos, compuesto por dos pares de electrodos separados por un espacio. Cada par tiene dos electrodos, uno que aplica corriente eléctrica y otro para la detección de voltaje. Un par de electrodos se coloca en el lado apical de la monocapa celular y el otro en el lado basolateral.
Luego se pasa una corriente de nivel ultra bajo (10 µA) a través de los electrodos de corriente, y se mide la caída de voltaje a través del espacio usando los electrodos de voltaje. La resistencia de la monocapa celular se calcula usando la ley de Ohm, que establece que la resistencia es igual al voltaje dividido por la corriente.
[R=V/I, donde R es la resistencia medida, V es el voltaje a través de la membrana, e I es la corriente aplicada a través de la membrana.]
Aplicaciones de TEER
Una de las aplicaciones principales de la medición TEER es el estudio de la función de barrera celular. La técnica puede usarse para evaluar la integridad de las capas celulares epiteliales y endoteliales, que son esenciales para mantener las funciones fisiológicas de tejidos y órganos. Por ejemplo, la barrera hematoencefálica (BBB) es una capa endotelial especializada que separa el cerebro del sistema circulatorio. La BBB juega un papel crucial en proteger el cerebro de sustancias nocivas, pero también limita la entrega de fármacos al cerebro. La medición TEER puede usarse para evaluar la permeabilidad de la BBB y para seleccionar candidatos a fármacos por su capacidad para cruzar la barrera, ya que la resistencia eléctrica es la función inversa de la conductancia.
Dado que se conocen los valores normales de TEER para una variedad de tejidos y sistemas de órganos, TEER es una medición crítica a considerar al modelar diversas enfermedades. Las mediciones TEER pueden usarse para recrear las condiciones fisiológicas de tejidos normales y para estudiar el impacto de varias enfermedades en la función de la barrera epitelial. Las enfermedades conocidas por tener función de barrera deteriorada incluyen:
- Enfermedades inflamatorias intestinales como la enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa.
- Enfermedad celíaca.
- Enfermedades respiratorias como asma, EPOC y fibrosis quística.
- Enfermedades renales y lesiones renales.
- Trastornos neurológicos como esclerosis múltiple y accidente cerebrovascular.
- Enfermedades infecciosas causadas por bacterias, virus y parásitos.
- Cáncer y metástasis cancerígena.
La medición TEER también es útil en estudios de administración de fármacos y permeabilidad terapéutica. Los sistemas de administración de fármacos están diseñados para mejorar la eficacia y seguridad de los medicamentos controlando su liberación y dirigiéndolos a tejidos y células específicas. La medición TEER puede usarse para evaluar la capacidad de los sistemas de administración de fármacos para penetrar capas celulares epiteliales y endoteliales y la eficacia para liberar fármacos en el sitio de acción deseado. Por ejemplo, los liposomas son un tipo de sistema de administración de fármacos que puede usarse para encapsular medicamentos y entregarlos a tejidos específicos. La medición TEER puede usarse para evaluar la capacidad de los liposomas para cruzar barreras celulares y liberar fármacos en el sitio de acción deseado. Midiendo TEER antes y después de la exposición al fármaco, los investigadores pueden determinar si el fármaco ha cruzado la capa celular y si ha afectado la integridad de la capa celular.
TEER también puede usarse para evaluar la toxicidad de fármacos y otros compuestos. Si un fármaco o compuesto causa una disminución en la medición TEER, indica una ruptura del tejido barrera y sugiere que el fármaco o compuesto puede ser tóxico. TEER también puede usarse como herramienta de selección en el descubrimiento de fármacos para identificar compuestos y sus concentraciones efectivas que pueden mejorar o mantener la integridad de las capas celulares epiteliales. Esto puede ser particularmente útil en el desarrollo de fármacos para tratar enfermedades caracterizadas por barreras epiteliales comprometidas, como enfermedades intestinales inflamatorias o ulcerativas. Además, las mediciones TEER pueden usarse como herramienta de control de calidad en la fabricación de dispositivos biomédicos y productos terapéuticos, como órganos artificiales y sistemas de administración de fármacos, que requieren una barrera epitelial estable y funcional.
Ventajas de TEER para Evaluar la Función de Barrera Celular
La medición TEER tiene varias ventajas sobre otros métodos usados para evaluar la función de barrera celular. Una de las ventajas más significativas es que proporciona mediciones cuantitativas en tiempo real de la función de barrera celular, y el montaje experimental es sencillo. A diferencia de otros métodos, como los ensayos de permeabilidad, la medición TEER no requiere el uso de etiquetas fluorescentes o radiactivas, que pueden interferir con la función celular y alterar los resultados. Además, la medición TEER es una técnica no destructiva que puede usarse para monitorear la función de barrera celular a lo largo del tiempo, permitiendo a los investigadores realizar esta medición repetidamente sin dañar las células. Esto es especialmente útil en estudios longitudinales que buscan evaluar los efectos de fármacos y otras intervenciones en la función de barrera celular. TEER también es rentable y fácil de realizar, lo que la convierte en un ensayo preferido en laboratorios de investigación y farmacéuticos.
Limitaciones de la Medición TEER
La medición TEER tiene ciertas limitaciones que deben considerarse para determinar un montaje experimental adecuado para obtener resultados óptimos y posibles estudios adicionales que puedan ser necesarios para superarlas. Una de las limitaciones de TEER es que solo mide la resistencia de la monocapa celular y no proporciona información sobre la estructura y composición de la barrera. Es posible que se necesiten estudios moleculares, como la localización y expresión de proteínas, para entender la causa raíz del cambio en la propiedad fisiológica.
La medición TEER es sensible a factores ambientales, como temperatura, humedad y pH, que pueden afectar la resistencia de la monocapa celular. Aclimatar todas las muestras a una temperatura estable y condiciones ambientales durante 15 minutos antes de realizar las mediciones debería mitigar los efectos de los factores ambientales en las lecturas TEER.
La medición TEER también puede verse afectada por la presencia de componentes de la matriz extracelular (ECM), como colágeno y fibronectina, que pueden influir en las propiedades eléctricas de la monocapa celular. Incluyendo un blanco apropiado y restando la medición del blanco, se puede minimizar o eliminar el efecto de los recubrimientos de proteínas ECM o la presencia de estas proteínas ECM en las muestras en los datos finales de TEER.
Tecnología TEER de WPI
La medición TEER es una herramienta esencial en la investigación moderna y el descubrimiento de fármacos. TEER proporciona mediciones en tiempo real de la función de barrera celular y puede usarse para entender la fisiología normal, estudiar la patología de enfermedades y evaluar la seguridad y eficacia de terapias para uso clínico. World Precision Instruments (WPI) fue pionera en la ciencia de la medición TEER hace más de 30 años, y hoy la familia EVOM™ de productos para medición TEER se enfoca en mediciones rápidas, reproducibles y de alto rendimiento para el desarrollo de fármacos. La tecnología TEER de la familia EVOM™ de WPI ha sido citada en más de 16,000 artículos científicos revisados por pares. Si tiene preguntas sobre TEER, llámenos al (866) 606-1974 o envíenos un correo electrónico a wpi@wpiinc.com. Nos encantaría saber cómo utiliza la medición TEER.