Organotypic and Microphysiological Human Tissue Models for Drug Discovery and Development—Current State-of-the-Art and Future Perspectives
Notice bibliographique
Résumé
The number of successful drug development projects has been stagnant for decades despite major breakthroughs in chemistry, molecular biology, and genetics. Unreliable target identification and poor translatability of preclinical models have been identified as major causes of failure. To improve predictions of clinical efficacy and safety, interest has shifted to three-dimensional culture methods in which human cells can retain many physiologically and functionally relevant phenotypes for extended periods of time. Here, we review the state of the art of available organotypic culture techniques and critically review emerging models of human tissues with key importance for pharmacokinetics, pharmacodynamics, and toxicity. In addition, developments in bioprinting and microfluidic multiorgan cultures to emulate systemic drug disposition are summarized. We close by highlighting important trends regarding the fabrication of organotypic culture platforms and the choice of platform material to limit drug absorption and polymer leaching while supporting the phenotypic maintenance of cultured cells and allowing for scalable device fabrication. We conclude that organotypic and microphysiological human tissue models constitute promising systems to promote drug discovery and development by facilitating drug target identification and improving the preclinical evaluation of drug toxicity and pharmacokinetics. There is, however, a critical need for further validation, benchmarking, and consolidation efforts ideally conducted in intersectoral multicenter settings to accelerate acceptance of these novel models as reliable tools for translational pharmacology and toxicology. SIGNIFICANCE STATEMENT: Organotypic and microphysiological culture of human cells has emerged as a promising tool for preclinical drug discovery and development that might be able to narrow the translation gap. This review discusses recent technological and methodological advancements and the use of these systems for hit discovery and the evaluation of toxicity, clearance, and absorption of lead compounds.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,006 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,003 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».