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Caco-2細(xì)胞是一種人類結(jié)腸癌細(xì)胞系,常用于模擬人體小腸上皮細(xì)胞層的特性和功能。這個細(xì)胞系首次從1977年一名患有結(jié)腸腺癌的男性的腫瘤中分離出來,被命名為Caco-2。
Caco-2細(xì)胞(來源: ATCC)
Caco-2滲透性測試(Caco-2 Permeability Assay)是一種常用的體外實驗方法,用于評估化合物在人體腸道中的吸收程度和滲透性。當(dāng)藥物通過口服途徑給予時,藥物的吸收程度和滲透性是重要的藥代動力學(xué)參數(shù)。
基于人類結(jié)腸癌細(xì)胞株Caco-2的特性,可以通過模擬小腸上皮細(xì)胞層的情況,來預(yù)測化合物的口服生物利用度。在Caco-2細(xì)胞培養(yǎng)在滲透聚碳酸酯膜上時,能夠形成一個單層上皮細(xì)胞,可以用于模擬人腸上皮細(xì)胞的的形態(tài),形成頂膜側(cè)(apical,AP)和基底外側(cè)(basolateral,BL)結(jié)構(gòu),能在頂膜表面分化出刷狀緣絨毛。與PAMPA(平行人工膜滲透試驗)相比,Caco-2細(xì)胞具有通量較低,成本較高的特點,然后Caco-2細(xì)胞可以同時快速篩選大批量藥物,所需要的藥量較少,相比動物模型而言,是相對經(jīng)濟(jì)省時的選擇。并且,coca-2可以表達(dá)腸道轉(zhuǎn)運體和酶,有可能預(yù)測主動轉(zhuǎn)運和有多種轉(zhuǎn)運體的藥物相互作用。
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(1) 首先前處理需要將Caco-2細(xì)胞培養(yǎng)在多孔透明的培養(yǎng)膜上,形成一個細(xì)胞單層,通常需要14-28天。在培養(yǎng)過程中,確保Caco-2細(xì)胞達(dá)到一定的分化程度,以更好地模擬腸上皮細(xì)胞層。
(2) 將待測的化合物加入到HBSS中,讓其與Caco-2細(xì)胞接觸。
(3) 讓細(xì)胞在孵育箱中以恒定的溫度、濕度和CO2濃度下培養(yǎng)一段時間,通常為2小時。
(4) 在孵育結(jié)束后,分別收集上層液(在細(xì)胞上方)和下層液(通過細(xì)胞層進(jìn)入孔隙膜下方)。
使用合適的技術(shù),例如高效液相色譜法(HPLC)或液相質(zhì)譜聯(lián)用法(LC-MS),測量樣品中化合物的濃度。
(5) 通過比較上層液和下層液中化合物的濃度,計算化合物的透過率、吸收速率以及其他相關(guān)參數(shù)。藥物在 Caco-2細(xì)胞單層模型中的表觀滲透系數(shù)(apparent permeability coefficient ,Papp )的計算 :Papp=dCr/dt×Vr×1/A ×1/C0 。 Papp單位為 cm/s 。
Caco-2細(xì)胞滲透性試驗可以提供有關(guān)化合物在模擬腸道條件下的吸收特性的重要信息。通過測量化合物通過細(xì)胞層的能力,評估其被吸收到循環(huán)系統(tǒng)中的潛力,并預(yù)測其在體內(nèi)的藥代動力學(xué)行為。這對于藥物研發(fā)和口服藥物的生物利用度評估非常關(guān)鍵。但是仍然需要注意,Caco-2細(xì)胞滲透性試驗是一種體外方法,雖然能夠提供有用的參考數(shù)據(jù),但在實際應(yīng)用中仍需要結(jié)合其他因素綜合評估化合物的吸收性能和滲透性。
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1. Xiu-wei Yang, Xiao-da Yang, Ying Wang, Lian Ma, Yue Zhang, Xiao-gai Yang, Kui Wang. Establishment of Caco-2 cell monolayer model and standard operation procedure for assessing intestinal absorption of chemical components of traditional Chinese medicine. Journal of Chinese Integrative Medicine, 2007, 5(6): 634-641.
2. 王莎, 劉斯琪, 丁鵬敏, 龐月笙, 陶志, & 王如峰. (2020). 體外模型在中藥代謝研究中的應(yīng)用. PROGRESS IN PHARMACEUTICAL SCIENCES, 44(2), 119-132.