Zarnu–aknu orgānu uz čipa matemātiskā modeļa izstrāde un pielietojuma izvērtēšana koncentrāciju prognozēšanai

Abstract

Orgāni uz čipa tiek izmantoti zāļu farmakokinētikas pētījumos, pateicoties to uzlabotajai atbilstībai cilvēka fizioloģijai salīdzinājumā ar tradicionālajām in vitro sistēmām. Matemātiskā modelēšana šajos pētījumos atvieglo eksperimentu raksturojošo parametru noteikšanu un palīdz izvēlēties piemērotākos eksperimentālos apstākļus. Šajā darbā tika izstrādāti divi in silico modeļi programmā MoBi: metabolizētu vielu zarnu-aknu orgāna uz čipa modelis un nemetabolizētu vielu zarnu orgāna uz čipa modelis. Rezultāti liecina, ka abi modeļi spēj simulēt eksperimentālajiem datiem līdzīgas koncentrācijas. Metabolizētu vielu modelī novērots kļūdu pieaugums pie zemām koncentrācijām, savukārt nemetabolizētu vielu modelī – prognozēto koncentrāciju nobīde laikā. Abiem modeļiem galvenie parametri, kas nosaka maksimālās koncentrācijas, būtiski atšķiras.

Organs-on-a-chip are used in drug pharmacokinetics research because of their improved physiological relevance compared to traditional in vitro systems. Mathematical modeling in these studies facilitates the identification of key experimental parameters and helps in selecting the most suitable experimental conditions. In this study, two in silico models were developed using the MoBi software: a gut–liver organ-on-a-chip model for metabolised compounds, and a gut organ-on-a-chip model for unmetabolised compounds. The results indicate that both models are capable of simulating concentrations similar to experimental data. In the metabolised compound model, increased errors were observed at low concentrations, while the unmetabolised compound model depicted a time shift in the predicted concentrations. The key parameters determining the maximum concentrations differ significantly between the two models.