Nuevas aplicaciones para las mediciones de resistencia eléctrica transepitelial (TEER)
Por Adrienne L. Watson, PhD
Directora Científica, World Precision Instruments
La resistencia eléctrica transepitelial (TEER) es una metodología que se ha utilizado durante varias décadas para medir la resistencia a través de una monocapa de células para evaluar la función de barrera de una capa celular. Históricamente, las mediciones TEER se utilizaron como una herramienta biológica básica mientras los investigadores evaluaban la permeabilidad de capas biológicas y la funcionalidad de las uniones estrechas entre varios tipos de células. Más recientemente, la utilidad de las mediciones TEER se ha ampliado a nuevas y diversas aplicaciones en una variedad de campos. Las nuevas aplicaciones para la medición TEER que han surgido recientemente incluyen la administración de fármacos, toxicología, tecnología organ-on-chip y control de calidad de terapias celulares. Tradicionalmente utilizada para estudiar la función de barrera de tejidos epiteliales in vitro, TEER se ha convertido en una herramienta versátil y traslacional que ha proporcionado valiosos conocimientos sobre la integridad y permeabilidad de modelos complejos de células y tejidos diseñados, así como mediciones de control de calidad para productos basados en células.
En el campo de la administración de fármacos, las mediciones TEER se utilizan para evaluar la función de barrera de células y tejidos epiteliales y endoteliales para valorar la permeabilidad de compuestos farmacológicos en el contexto de las interacciones célula-célula y tejidos barrera. Estudios recientes han demostrado la efectividad de las mediciones TEER para evaluar sistemas de administración de fármacos, como modificaciones químicas, nanopartículas y modalidades de administración basadas en células, a través de monocapas de células epiteliales y endoteliales. Los valores TEER pueden proporcionar datos cuantitativos sobre la capacidad de las formulaciones farmacéuticas para permear tejidos y contribuyen a la farmacocinética y farmacodinámica de los tratamientos in vivo. TEER se ha implementado en estudios donde se evalúan fármacos y compuestos para determinar la vía óptima de administración y también se ha utilizado para evaluar formulaciones novedosas y mejoradas para mejorar su capacidad de tratar a los pacientes cuando se administran por vía oral, intravenosa o incluso intratecal.
En toxicología, las mediciones TEER han surgido como un indicador del impacto o deterioro de la función de barrera de un tejido, y como una medida de la toxicidad de químicos y compuestos en barreras epiteliales y endoteliales, como las del pulmón, tracto gastrointestinal o piel. Al monitorear cambios en TEER, los investigadores pueden obtener información sobre los mecanismos de toxicidad y desarrollar estrategias para mitigar los efectos nocivos de los químicos. Cambios en la barrera hematoencefálica, toxicidad vascular en células endoteliales y alteraciones en la integridad de la barrera de células epiteliales bronquiales son ejemplos de mediciones TEER utilizadas para monitorear e identificar la toxicidad de compuestos específicos en diversas células, tejidos y órganos.
Las mediciones TEER también se están integrando rápidamente en la tecnología organ-on-chip y otros sistemas microfisiológicos, donde TEER sirve como una medición funcional crítica que puede realizarse en el chip. Las mediciones TEER para organ-on-chip se utilizan comúnmente para evaluar la función de barrera de células y tejidos bajo flujo fisiológico, donde células derivadas de pacientes o genéticamente modificadas se colocan en matrices y estructuras tridimensionales que imitan órganos humanos y la vasculatura. Al medir valores TEER, los investigadores pueden evaluar la integridad y permeabilidad de tejidos barrera en modelos organ-on-chip y pueden utilizar estas plataformas complejas y sofisticadas para evaluar la capacidad de un fármaco para cruzar la barrera hematoencefálica, la capacidad de un patógeno para infectar el epitelio bronquial y el efecto de una toxina en las células endoteliales vasculares. Es importante que las mediciones TEER fisiológicas se reproduzcan en estas plataformas organ-on-chip para demostrar la utilidad de estos modelos y su capacidad para replicar mejor la biología y fisiología del cuerpo humano que otros sistemas modelo menos complejos.
Además, en el campo de la terapia celular, las mediciones TEER se emplean con fines de control de calidad para asegurar la funcionalidad e integridad de productos basados en células antes de su uso clínico. Al monitorear cambios en los valores TEER, los investigadores pueden evaluar la viabilidad y función de barrera de terapias celulares, como tejidos derivados de células madre o construcciones celulares diseñadas. Las mediciones TEER se han utilizado para evaluar la función de barrera de monocapas de células endoteliales derivadas de células madre pluripotentes inducidas, proporcionando una medida cuantitativa del control de calidad de terapias celulares. Más recientemente, las mediciones TEER se han implementado en ensayos clínicos para epitelios de células pigmentarias de la retina para asegurar su calidad y funcionalidad antes de su uso en humanos.
El uso tradicional de la tecnología TEER en laboratorios de investigación continúa, pero las mediciones TEER también han sido reutilizadas y adaptadas para satisfacer las necesidades y desafíos modernos de las preguntas biológicas aún sin respuesta y para garantizar la seguridad, eficacia y calidad de una gran variedad de nuevas modalidades terapéuticas que se están desarrollando para tratar algunas de las enfermedades más difíciles del mundo. El uso de mediciones TEER en administración de fármacos, toxicología, tecnología organ-on-chip y control de calidad de terapias celulares ofrece nuevas oportunidades para avanzar en la investigación y desarrollo en diversos campos. Al proporcionar una evaluación no invasiva y en tiempo real de la función de barrera, las mediciones TEER pueden ayudar a optimizar sistemas de administración de fármacos, evaluar toxicidad, caracterizar modelos organ-on-chip y asegurar la seguridad y eficacia de terapias basadas en células.
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