Applications de la mesure TEER dans la découverte de médicaments
La résistance électrique transepitheliale/transendothéliale (TEER) est une technique utilisée dans la recherche moderne et la découverte de médicaments qui mesure la résistance électrique à travers une monocouche cellulaire, influencée par les jonctions serrées entre les cellules adjacentes. La mesure TEER est couramment utilisée pour évaluer les propriétés de barrière des couches cellulaires épithéliales et endothéliales, et elle est devenue un outil essentiel pour évaluer la biologie des tissus, la pathologie des maladies, ainsi que la sécurité et l’efficacité des médicaments et des systèmes d’administration de médicaments. Les chercheurs utilisent la TEER pour mesurer qualitativement l’intégrité des tissus barrières, tels que ceux présents dans la muqueuse intestinale, les poumons, les reins, les tissus reproducteurs, le cerveau et d’autres organes, et pour mesurer quantitativement la confluence cellulaire. Ici, nous examinons comment la TEER est actuellement utilisée en recherche et découverte de médicaments, y compris ses applications, avantages et limites.
Principe de la mesure TEER
La mesure TEER repose sur le principe qu’une monocouche cellulaire agit comme une barrière électrique, et que la résistance au passage du courant électrique est proportionnelle à l’intégrité de la barrière cellulaire. La mesure est réalisée à l’aide d’un réseau d’électrodes spécialisé, composé de deux paires d’électrodes séparées par un espace. Chaque paire comprend deux électrodes, l’une appliquant le courant électrique et l’autre détectant la tension. Une paire d’électrodes est placée sur le côté apical de la monocouche cellulaire, et l’autre sur le côté basolatéral.
Un courant ultra-faible (10 µA) est ensuite appliqué entre les électrodes de courant, et la chute de tension à travers l’espace est mesurée à l’aide des électrodes de tension. La résistance de la monocouche cellulaire est calculée selon la loi d’Ohm, qui stipule que la résistance est égale à la tension divisée par le courant.
[R=V/I, où R est la résistance mesurée, V la tension à travers la membrane, et I le courant appliqué à travers la membrane.]
Applications de la TEER
Une des principales applications de la mesure TEER est l’étude de la fonction barrière cellulaire. La technique peut être utilisée pour évaluer l’intégrité des couches cellulaires épithéliales et endothéliales, essentielles au maintien des fonctions physiologiques des tissus et organes. Par exemple, la barrière hémato-encéphalique (BHE) est une couche endothéliale spécialisée qui sépare le cerveau du système circulatoire. La BHE joue un rôle crucial dans la protection du cerveau contre les substances nocives, mais limite également la délivrance des médicaments au cerveau. La mesure TEER peut être utilisée pour évaluer la perméabilité de la BHE et pour sélectionner des candidats-médicaments capables de traverser cette barrière, puisque la résistance électrique est la fonction inverse de la conductance.
Étant donné que les valeurs normales de TEER sont connues pour divers tissus et systèmes d’organes, la TEER est une mesure critique à considérer lors de la modélisation de différentes maladies. Les mesures TEER peuvent être utilisées pour recréer les conditions physiologiques des tissus normaux et étudier l’impact de diverses maladies sur la fonction barrière épithéliale. Les maladies connues pour altérer la fonction barrière comprennent :
- Les maladies inflammatoires de l’intestin telles que la maladie de Crohn et la colite ulcéreuse.
- La maladie cœliaque.
- Les maladies respiratoires comme l’asthme, la BPCO et la fibrose kystique.
- Les maladies rénales et les lésions rénales.
- Les troubles neurologiques tels que la sclérose en plaques et l’accident vasculaire cérébral.
- Les maladies infectieuses causées par des bactéries, virus et parasites.
- Le cancer et les métastases cancéreuses.
La mesure TEER est également utile dans les études de délivrance de médicaments et de perméabilité thérapeutique. Les systèmes d’administration de médicaments sont conçus pour améliorer l’efficacité et la sécurité des médicaments en contrôlant leur libération et en ciblant des tissus et cellules spécifiques. La mesure TEER peut être utilisée pour évaluer la capacité des systèmes d’administration à pénétrer les couches cellulaires épithéliales et endothéliales ainsi que leur efficacité à libérer les médicaments au site d’action souhaité. Par exemple, les liposomes sont un type de système d’administration pouvant encapsuler des médicaments et les délivrer à des tissus spécifiques. La mesure TEER peut être utilisée pour évaluer la capacité des liposomes à traverser les barrières cellulaires et à libérer les médicaments au site d’action désiré. En mesurant la TEER avant et après exposition au médicament, les chercheurs peuvent déterminer si le médicament a traversé la couche cellulaire et s’il a affecté l’intégrité de cette couche.
La TEER peut aussi être utilisée pour évaluer la toxicité des médicaments et autres composés. Si un médicament ou composé provoque une diminution de la mesure TEER, cela indique une rupture de la barrière tissulaire et suggère que le médicament ou composé peut être toxique. La TEER peut également servir d’outil de sélection en découverte de médicaments pour identifier des composés et leurs concentrations efficaces capables d’améliorer ou de maintenir l’intégrité des couches cellulaires épithéliales. Cela peut être particulièrement utile dans le développement de médicaments pour traiter des maladies caractérisées par des barrières épithéliales compromises, telles que les maladies intestinales inflammatoires ou ulcéreuses. De plus, les mesures TEER peuvent être utilisées comme outil de contrôle qualité dans la fabrication de dispositifs biomédicaux et de produits thérapeutiques, tels que les organes artificiels et les systèmes d’administration de médicaments, qui nécessitent une barrière épithéliale stable et fonctionnelle.
Avantages de la TEER pour l’évaluation de la fonction barrière cellulaire
La mesure TEER présente plusieurs avantages par rapport à d’autres méthodes utilisées pour évaluer la fonction barrière cellulaire. L’un des avantages majeurs est qu’elle fournit des mesures quantitatives en temps réel de la fonction barrière cellulaire, avec une configuration expérimentale simple. Contrairement à d’autres méthodes, comme les essais de perméabilité, la mesure TEER ne nécessite pas l’utilisation de marqueurs fluorescents ou radioactifs, qui peuvent interférer avec la fonction cellulaire et altérer les résultats. De plus, la mesure TEER est une technique non destructive qui peut être utilisée pour surveiller la fonction barrière cellulaire au fil du temps, permettant aux chercheurs de répéter cette mesure sans endommager les cellules. Ceci est particulièrement utile dans les études longitudinales visant à évaluer les effets des médicaments et autres interventions sur la fonction barrière cellulaire. La TEER est également économique et facile à réaliser, ce qui en fait un test privilégié dans les laboratoires de recherche et pharmaceutiques.
Limites de la mesure TEER
La mesure TEER présente certaines limites qu’il faut prendre en compte pour déterminer une configuration expérimentale appropriée afin d’obtenir des résultats optimaux, ainsi que pour identifier d’éventuelles études complémentaires nécessaires pour les surmonter. L’une des limites de la TEER est qu’elle ne mesure que la résistance de la monocouche cellulaire et ne fournit pas d’informations sur la structure et la composition de la barrière. Des études moléculaires, telles que la localisation et l’expression des protéines, peuvent être nécessaires pour comprendre la cause profonde du changement de propriété physiologique.
La mesure TEER est sensible aux facteurs environnementaux, tels que la température, l’humidité et le pH, qui peuvent affecter la résistance de la monocouche cellulaire. L’acclimatation de tous les échantillons à une température et des conditions environnementales stables pendant 15 minutes avant la mesure devrait atténuer les effets de ces facteurs sur les lectures TEER.
La mesure TEER peut également être influencée par la présence de composants de la matrice extracellulaire (MEC), tels que le collagène et la fibronectine, qui peuvent modifier les propriétés électriques de la monocouche cellulaire. En incluant un blanc approprié et en soustrayant la mesure du blanc, l’effet des revêtements protéiques de la MEC ou la présence de ces protéines dans les échantillons peut être minimisé ou éliminé des données TEER finales.
Technologie TEER de WPI
La mesure TEER est un outil essentiel dans la recherche moderne et la découverte de médicaments. La TEER fournit des mesures en temps réel de la fonction barrière cellulaire et peut être utilisée pour comprendre la physiologie normale, étudier la pathologie des maladies et évaluer la sécurité et l’efficacité des traitements pour un usage clinique. World Precision Instruments (WPI) a été pionnier dans la science de la mesure TEER il y a plus de 30 ans, et aujourd’hui la gamme EVOM™ de produits de mesure TEER est axée sur une mesure rapide, reproductible et à haut débit pour le développement de médicaments. La technologie TEER de la gamme EVOM™ de WPI a été citée dans plus de 16 000 articles scientifiques évalués par des pairs. Si vous avez des questions sur la TEER, appelez-nous au (866) 606-1974 ou envoyez-nous un courriel à wpi@wpiinc.com. Nous serions ravis de savoir comment vous utilisez la mesure TEER.