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Validation of an air-liquid interface model for lung epithelium using PreciseInhale® exposure studies
Chatha Fares
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Pharmazie
Betreuer*in
Lea Ann Dailey
Mitbetreuer*in
Gabriela Hädrich
DOI
10.25365/thesis.77565
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-24940.14416.913525-8
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Entwicklung zuverlässiger in vitro-Modelle zur Gefahrenbewertung ist entscheidend, um Tierversuche zu ersetzen oder zu verbessern. Traditionelle in vitro-Studien zur pulmonalen Zytotoxizität basieren häufig auf submersen Kulturbedingungen, die die Zell-Zell-Kommunikation und Partikelinteraktionen im realen Leben nicht nachbilden können. Um diese Einschränkungen zu überwinden, bieten Air-Liquid-Interface (ALI)-Modelle, wie die Calu-3-Zelllinien, einen realistischeren Ansatz, der die epitheliale Barriere der Lunge nachahmt. Fortschrittliche Expositionssysteme wie das PreciseInhale® in Kombination mit dem XposeALI®-Modul ermöglichen eine kontrollierte Aerosolabgabe an ALI-kultivierte Zellen, was präzise und reproduzierbare Inhalationstoxikologiestudien erlaubt. Diese Systeme sind in der Lage, 3D-kultivierte bronchiale Epithelzellen Aerosolen, einschließlich Nanopartikeln und Schadstoffen, auszusetzen und dabei eine gleichmäßige Partikelablagerung sicherzustellen. Trotz ihrer Vorteile, wie minimaler Aerosolkontamination und verkürzter Expositionszeiten, umfassen die Einschränkungen eine geringe Durchsatzrate und einen zeitintensiven Reinigungsprozess. Ziel dieser Studie war es, den Gesundheitszustand von ALI-kultivierten Calu-3-Zellen nach einer Exposition mit sauberer Luft unter Verwendung des XposeALI®-Systems zu bewerten, um kritische Einblicke in deren Eignung für robuste und zuverlässige Inhalationstoxizitätsbewertungen zu gewinnen. Die Exposition hatte keinen zytotoxischen Effekt auf die Membranintegrität und die mitochondriale Aktivität sowie keine Störung der Zell-Zell-Kontakte, was mittels Mikroskopie und TEER-Messungen beurteilt wurde. Die Exposition mit sauberer Luft führte zudem zu keiner ausgeprägten Entzündungsreaktion bei den getesteten Parametern (IL-6, IL-8 und TNF-alpha). Für die Validierung der Entzündungskontrolle mit LPS sind weitere Untersuchungen erforderlich. Das ALI-Expositionsmodell wurde erfolgreich implementiert und ist bereit für die Anwendung in der Arzneimittelentwicklung und Umwelttoxikologie
Abstract
(Englisch)
The development of reliable in vitro hazard assessment models is crucial for replacing or refining animal testing. Traditional in vitro pulmonary cytotoxicity studies often rely on submerged culture conditions, which fail to replicate real-life cell-cell communication and particle interactions. To address these limitations, air-liquid interface (ALI) models, such as Calu-3 cell lines, offer a more realistic approach, mimicking lung epithelial barriers. Advanced exposure systems like the PreciseInhale® integrated with the XposeALI® module enable controlled aerosol delivery to ALI-cultured cells, allowing precise and reproducible inhalation toxicology studies being capable of exposing 3D-cultured bronchial epithelial cells to aerosolized substances, including nanoparticles and pollutants, while ensuring uniform particle deposition. Despite its advantages, such as minimal aerosol contamination and reduced exposure times, limitations include low throughput and a time-intensive cleaning process. This study aimed to evaluate the health status of ALI-cultured Calu-3 cells exposed to clean air using the XposeALI® system, providing critical insights into their suitability for robust and reliable inhalation toxicity assessments. The exposure had no cytotoxic effect on membrane integrity and mitochondrial activity, as well as no disruption in the cellular tight junctions when accessed via microscopy and TEER measurements. The clean air exposure also did not cause a pronounced inflammation for the parameters tested (IL-6, IL-8 and TNF-alfa). Further validation is needed for the inflammation control using LPS. The ALI exposure model was implemented successfully and it is ready to be used for research in drug development and environmental toxicology.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
PreciseInhale® Expositionsstudien XposeALI® In-vitro-Studien zur pulmonalen Zytotoxizität Calu-3 Zellen
Schlagwörter
(Englisch)
PreciseInhale® Exposure Studies XposeALI® in vitro pulmonary cytotoxicity studies Calu-3 Cells
Autor*innen
Chatha Fares
Haupttitel (Englisch)
Validation of an air-liquid interface model for lung epithelium using PreciseInhale® exposure studies
Paralleltitel (Deutsch)
Validierung eines Luft-Flüssigkeits-Grenzflächenmodells für Lungenepithel mittels PreciseInhale®-Expositionsstudien
Publikationsjahr
2024
Umfangsangabe
30 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Lea Ann Dailey
AC Nummer
AC17413983
Utheses ID
74201
Studienkennzahl
UA | 066 | 605 | |