Caco-2-Zellen als Modell für die Blut-Hirn-Schranke

Ziel/Aim: Etablierung eines einfach zu kultivierenden, kostengünstigen in-vitro-Modells zur Evaluierung der Blut-Hirn-Schrankengängigkeit und des Effluxverhaltens neuentwickelter Radiotracer. Die Eignung der menschliche Kolon-karzinom-Zelllinie Caco-2 als biorelevantes Modell für die Blut-Hirn-Schranke soll geprüft werden.

Methodik/Methods: Caco-2-Zellen wurden in Zellkultureinsätzen bei 37°C/5% CO₂ für 2-3 Wochen kultiviert. Die Integrität der Zellbarriere wurde durch Messung des transepithelialen/transendothelialen elektrischen Widerstands (TEER) überwacht. Der bidirektionale Transport fluoreszenzmarkierter Permeationsmarker und P-gp-Substrate wurde ermittelt und der apparente Permeationskoeffizient (P_app) sowie der Effluxkoeffizient berechnet. Die P_app-Werte der Adenosin-A₁-Rezeptor (A₁AR)-Liganden 8-Cyclopentyl-3-(3-[¹⁸F]fluorpropyl)-1-propylxanthin ([¹⁸F]CPFPX), 8-Cyclobutyl-3-(3-[¹⁸F]fluorpropyl)-1-propylxanthin ([¹⁸F]CBX) und 3-(3-[¹⁸F]Fluorpropyl)-8-(1-methylcyclobutyl)-1-propylxanthin ([¹⁸F]MCBX) wurden bestimmt und mit PET-basierten in-vivo-Permeationsdaten von Ratten verglichen [1].

Ergebnisse/Results: Das Caco-2-Modell erreicht TEER-Werte von>800 Ω*cm². Die P_app-Werte der Permeationsmarker bestätigen eine hohe Barrieredichte. Die funktionale Expression von P-gp konnte nachgewiesen werden. Die P_app-Werte der A₁AR-Liganden betrugen (cm/s x 10^-5; MW±STD aus zwei Experimenten mit jeweils 5-10 Zellkultureinsätzen): [¹⁸F]CPFPX: 6,1±2,5; [¹⁸F]CBX: 9,8±3,3; [¹⁸F]MCBX: 11,4±4,6. Die an Ratten in Tier-PET-Experimenten erhobenen Vergleichsdaten beliefen sich auf (cm/s x 10^-5; MW±STD von 4 Ratten): [¹⁸F]CPFPX: 2,3±0,8; [¹⁸F]CBX: 1,6±0,5; [¹⁸F]MCBX: 5,4±1,7.

Schlussfolgerungen/Conclusions: Das Caco-2-Modell bildet eine dichte Barriere sowie funktionale P-gp-Transporter aus und ähnelt somit in seinen Eigenschaften den Endothelzellen der Blut-Hirn-Schranke. Die in-vivo- und in-vitro-Experimente zeigen für die A₁AR-Liganden vergleichbare Permeationstendenzen. Die Diskrepanzen resultieren möglicherweise aus Speziesunterschieden. Für eine Einschätzung der Blut-Hirn-Schrankengängigkeit neuer Substanzen erscheint das Modell dennoch geeignet.

 

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• Literatur/References

• 1 Schneider et al. Nucl Med Biol 2020; 82-83: 1-8

Publication History

Article published online:
12 March 2025