Nouvelles applications des mesures de résistance électrique transepitheliale (TEER)
Par Adrienne L. Watson, PhD
Directrice scientifique, World Precision Instruments
La résistance électrique transepitheliale (TEER) est une méthodologie utilisée depuis plusieurs décennies pour mesurer la résistance à travers une monocouche de cellules afin d’évaluer la fonction de barrière d’une couche cellulaire. Historiquement, les mesures TEER étaient utilisées comme un outil biologique de base lorsque les chercheurs évaluaient la perméabilité des couches biologiques et la fonctionnalité des jonctions serrées entre différents types cellulaires. Plus récemment, l’utilité des mesures TEER s’est étendue à de nouvelles applications diverses dans plusieurs domaines. Parmi les nouvelles applications des mesures TEER récemment apparues figurent la délivrance de médicaments, la toxicologie, la technologie organ-on-chip et le contrôle qualité des thérapies cellulaires. Traditionnellement utilisées pour étudier la fonction de barrière des tissus épithéliaux in vitro, les mesures TEER sont devenues un outil polyvalent et translationnel qui a fourni des informations précieuses sur l’intégrité et la perméabilité de modèles cellulaires et tissulaires complexes et ingénierés ainsi que des mesures de contrôle qualité pour les produits à base de cellules.
Dans le domaine de la délivrance de médicaments, les mesures TEER sont utilisées pour évaluer la fonction de barrière des cellules et tissus épithéliaux et endothéliaux afin d’estimer la perméabilité des composés médicamenteux dans le contexte des interactions cellule-cellule et des tissus barrières. Des études récentes ont démontré l’efficacité des mesures TEER pour évaluer les systèmes de délivrance de médicaments, tels que les modifications chimiques, les nanoparticules et les modalités de délivrance basées sur les cellules, à travers des monocouches de cellules épithéliales et endothéliales. Les valeurs TEER peuvent fournir des données quantitatives sur la capacité des formulations médicamenteuses à traverser les tissus et contribuent à la pharmacocinétique et à la pharmacodynamie des traitements in vivo. TEER a été utilisé dans des études où les médicaments et composés sont évalués pour la voie d’administration optimale et a également servi à évaluer des formulations médicamenteuses nouvelles et améliorées afin d’optimiser leur capacité à traiter les patients lorsqu’ils sont administrés par voie orale, intraveineuse ou même intrathécale.
En toxicologie, les mesures TEER sont apparues comme un indicateur de l’impact ou de l’altération de la fonction de barrière d’un tissu, ainsi qu’une mesure de la toxicité des produits chimiques et composés sur les barrières épithéliales et endothéliales, telles que celles des poumons, du tractus gastro-intestinal ou de la peau. En surveillant les variations de TEER, les chercheurs peuvent mieux comprendre les mécanismes de toxicité et développer des stratégies pour atténuer les effets nocifs des produits chimiques. Les modifications de la barrière hémato-encéphalique, la toxicité vasculaire sur les cellules endothéliales et les altérations de l’intégrité de la barrière des cellules épithéliales bronchiques sont autant d’exemples où les mesures TEER sont utilisées pour surveiller et identifier la toxicité de composés spécifiques sur diverses cellules, tissus et organes.
Les mesures TEER sont également rapidement intégrées dans la technologie organ-on-chip et d’autres systèmes microphysiologiques, où TEER sert de mesure fonctionnelle critique pouvant être réalisée directement sur la puce. Les mesures TEER pour organ-on-chip sont couramment utilisées pour évaluer la fonction de barrière des cellules et tissus sous flux physiologique, où des cellules dérivées de patients ou génétiquement modifiées sont placées dans des matrices et des structures tridimensionnelles qui imitent les organes humains et la vascularisation. En mesurant les valeurs TEER, les chercheurs peuvent évaluer l’intégrité et la perméabilité des tissus barrières dans les modèles organ-on-chip et utiliser ces plateformes complexes et sophistiquées pour évaluer la capacité d’un médicament à traverser la barrière hémato-encéphalique, la capacité d’un pathogène à infecter l’épithélium bronchique, et l’effet d’une toxine sur les cellules endothéliales vasculaires. Il est important que les mesures TEER physiologiques soient reproduites dans ces plateformes organ-on-chip afin de démontrer l’utilité de ces modèles et leur capacité à mieux reproduire la biologie et la physiologie du corps humain que d’autres systèmes modèles moins complexes.
De plus, dans le domaine des thérapies cellulaires, les mesures TEER sont employées à des fins de contrôle qualité pour garantir la fonctionnalité et l’intégrité des produits à base de cellules avant leur utilisation clinique. En surveillant les variations des valeurs TEER, les chercheurs peuvent évaluer la viabilité et la fonction de barrière des thérapies cellulaires, telles que les tissus dérivés de cellules souches ou les constructions cellulaires ingénierées. Les mesures TEER ont été utilisées pour évaluer la fonction de barrière des monocouches de cellules endothéliales dérivées de cellules souches pluripotentes induites, fournissant une mesure quantitative du contrôle qualité des thérapies cellulaires. Plus récemment, les mesures TEER ont été mises en œuvre dans des essais cliniques pour les épithéliums pigmentaires rétiniens afin d’assurer leur qualité et fonctionnalité avant utilisation humaine.
L’utilisation traditionnelle de la technologie TEER dans les laboratoires de recherche se poursuit, mais les mesures TEER ont également été réorientées et adaptées pour répondre aux besoins modernes et aux défis des questions biologiques non résolues d’aujourd’hui, ainsi que pour garantir la sécurité, l’efficacité et la qualité d’une multitude de nouvelles modalités thérapeutiques en cours de développement pour traiter certaines des maladies les plus difficiles au monde. L’utilisation des mesures TEER dans la délivrance de médicaments, la toxicologie, la technologie organ-on-chip et le contrôle qualité des thérapies cellulaires offre de nouvelles opportunités pour faire progresser la recherche et le développement dans divers domaines. En fournissant une évaluation non invasive et en temps réel de la fonction de barrière, les mesures TEER peuvent aider à optimiser les systèmes de délivrance de médicaments, évaluer la toxicité, caractériser les modèles organ-on-chip et garantir la sécurité et l’efficacité des thérapies à base de cellules.
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