20.500.12556/DKUM-45970 UPORABA IN VALIDACIJA FUNKCIONALNIH CELIČNIH MODELOV NESPREMENJENIH CELIČNIH LINIJ ZA OCENO BIOLOŠKE AKTIVNOSTI IN ANALIZO TVEGANJA V BIOMEDICINI The Use and Validation of Functional Cell-based Models of Untransformed Cell Cultures for the Assessment of Risks and Biological Activity in Biomedical Research Celični modeli iz nespremenjenih tkiv človeškega izvora ponazarjajo delovanje živih sistemov in pomembno dopolnjujejo ter nadgrajujejo konvencionalne predklinične raziskovalne metode. Njihova uporabnost sega vse od odkrivanja novih učinkovin, mehanističnih in toksikoloških študij do odkrivanja novih terapevtskih tarč. Poleg tega so in vitro modeli skladno z zakonskimi zaostritvami uporabe testov na živalih, združeni v načelu treh R-jev (Replacement, Reduction, Refinement) po katerem se zavezujemo k iskanju relevantnejših in učinkovitejših raziskovalnih modelov. Cilj doktorske naloge je bil razvoj, ovrednotenje in validacija novih celičnih modelov na podlagi nespremenjenih celičnih linij epitelija tankega črevesa, makrofagov ter skeletnega mišičevja. Uporabnost linij smo dokazovali v 2D modelih primernih za hitropretočne teste in toksikološke analize ter v 3D modelih primernih za natančnejše mehanistične in sistemske študije. Nespremenjeno celično kulturo tankočrevesnega epitelija smo uporabili za določanje varnosti potencialno patogenih sevov B. cereus in kasneje v kombinaciji s celično linijo makrofagov ustvarili 3D model razvijajočega se tankega črevesa v katerem smo preučevali imunomodulatorne lastnosti mlečnokislinskih bakterij. 2D in 3D model tankega črevesa kot primarnega interakcijskega mesta za hranila, mikroorganizme in druge ksenobiotike smo dopolnili s sekundarnim modelom skeletnega mišičevja, ki smo ga v kombinaciji z najnovejšo tehnologijo slikovne pretočne citometrije uporabili za določanje regenerativnega potenciala novih zdravil. Dobljene rezultate smo validirali s primerjavo testov na živalih ter dokazovanjem funkcionalnosti celičnih linij. Na ta način smo v svet in vitro predkliničnih raziskav, kjer prevladuje uporaba umetno transformiranih celičnih linij za ponazarjanje dejanskega in vivo okolja umestili nespremenjene linije, ki so zaradi fenotipske izraženosti in diferenciacije bistveno boljši preiskovalni model. S tem smo v duhu evropske zakonodaje in raziskovalne etike stroki ustvarili alternativo, ki zmanjšuje možnost napak v procesu predkliničnih preskušanj zaradi medvrstne raznolikosti in fenotipske neprimernosti ter odločno prispevali k zmanjševanju testov na živalih. Cell culture models of untransformed human tissues can be used to mimic the in vivo environment and to supplement as well as to upgrade current conventional pre-clinical protocols. Their applicability ranges from mechanistic and toxicological studies to the discovery of new drug targets. Therefore and also due to increased legal restrains for animal experimentation, we´ve accepted the 3R principle that strives to replace, reduce and refine animal models by creating reliable alternatives. In our work we aimed to develop, evaluate and validate new cell models based on untransformed cell cultures of the small intestinal epithelium, macrophages and skeletal muscle, cultured as monolayer models for high throughput research or advanced 3D models for deeper mechanistic studies. We have used untransformed small intestinal epithelial cells for the risk assessment of potentially pathogenic strains of B. cereus and further combined the culture with macrophages in a 3D model of the developing small intestine to evaluate the immunomodulatory properties of lactic acid bacteria. Since the gut functions as a primary interaction point for nutrients, microorganisms and xenobiotics we added a secondary organ system, namely skeletal muscle stem cells that we have used to assess the muscle regenerative potential of new therapeutics by utilizing state-of-the-art imaging flow cytometry. The models have been validated by comparison of our results with results obtained from animal studies and by showing functionality of isolated cell cultures. Our work enabled us to propose several new alternatives to genetically modified or cancer derived transformed cell cultures as well as animal models that might deliver more reliable results and reduce the number of sacrificed animals. Celična linija Celični model Ocena biološke aktivnosti Analiza tveganja Cell line Cell culture Assessment of bio-activity Risk assessment true false false Slovenski jezik Angleški jezik Doktorska disertacija 2014-09-08 22:49:04 2014-09-11 08:34:56 2022-05-16 03:07:14 2021-05-04 03:23:45 2014 0 Maribor 0 0000-00-00 NiDoloceno NiDoloceno NiDoloceno 0000-00-00 0000-00-00 0000-00-00 512428856 URN:SI:UM:DK:LZHKB6LZ DR_Trapecar_Martin_2014.pdf DR_Trapecar_Martin_2014.pdf 1 AF764124E7B0F8B232B43D356962D7EB a5d76cf1d5b0d8c8fd816d648a084b40b09e5aa58f5b7bfc49d67f4c2078f483 30cbbe37-7c0b-11eb-bb7a-00155d0001ca https://dk.um.si/Dokument.php?lang=slv&id=66879 Medicinska fakulteta 0 0 0