"Dan Ferro has taught some of the most
important singers of the 20th Century"
Brian Zeger - The Juilliard School
The Metropolitan Opera

"Intensive study of vocal technique as applied to the literature for active singers"

Hidalgo, IJ, Raub, TJ et Borchardt , RT: Caractérisation de la lignée cellulaire du carcinome du côlon humain (Caco-2) en tant que système modèle pour la perméabilité épithéliale intestinale, Gastroenterology, 96, 736 et 749, 1989 — The Backstory

En 1983, on m’a offert le possibilité de devenir président et Solon E. Summerfield professeur émérite dans le département de chimie pharmaceutique à l’École de pharmacie à l’Université du Kansas (KU), Lawrence, KS. Avant cela, j’étais membre du corps professoral des départements de biochimie et de chimie médicinale du KU depuis 12 ans et mes intérêts de recherche étaient axés sur la conception et la synthèse d’inhibiteurs enzymatiques ayant des applications médicales potentielles dans le traitement du virus. et les infections neurologiques et les maladies neurologiques.Ma décision d’accepter ces nouveaux postes académiques dans le département de chimie pharmaceutique de KU était basée en partie sur les opportunités que j’ai vu pour élargir l’étendue scientifique de ce département pour inclure la biotechnologie pharmaceutique et cellulaire et biopharmaceutique moléculaire. Grâce au leadership fourni par le regretté professeur Takeru Higuchi, fondateur et premier président du département de chimie pharmaceutique de KU, ce département avait déjà acquis une réputation nationale et internationale d’excellence dans l’application de la physique physique et biologique. et la chimie analytique pour la formulation et la livraison de médicaments candidats à base de chimie organique. En outre, j’ai vu dans le département de chimie pharmaceutique l’opportunité d’élargir mes intérêts de recherche en biotechnologie pharmaceutique en mettant l’accent sur l’élucidation des voies chimiques de dégradation des peptides et des protéines et le développement de stratégies chimiques et de formulation pour la stabilisation des biotechnologies. candidats médicamenteux à base de dégradation chimique. J’ai également vu une opportunité d’élargir mes intérêts de recherche personnelle en biopharmaceutique cellulaire et moléculaire, un domaine qui, selon moi, deviendrait très important pour les scientifiques découvrant les médicaments qui tentaient de concevoir des médicaments avec ADME (absorption, distribution, métabolisme, excrétion). ) à l’esprit. ” Ce nouveau paradigme de découverte de médicaments, initié à la fin des années 1980 dans certaines entreprises, s’est focalisé sur la conception de médicaments ayant une affinité et une spécificité optimales pour leurs cibles pharmacologiques ainsi que des propriétés ADME optimales, améliorant ainsi la délivrance des médicaments à leurs cibles pharmacologiques. Peu de temps après avoir pris mes nouvelles responsabilités en tant que Président et Professeur au Département de Chimie Pharmaceutique de KU, j’ai commencé à réaliser l’impact de ce changement de carrière, en particulier l’impact qu’il aurait sur mes intérêts de recherche. Par exemple, ce changement de carrière m’a obligé à “ éliminer progressivement ” La plupart des projets de recherche axés sur la découverte de médicaments se poursuivent dans mon laboratoire en 1983 parce qu’ils ont été conçus pour les étudiants diplômés et les boursiers postdoctoraux ayant des intérêts de recherche en biochimie et en chimie médicinale.Tandis que je supprimais progressivement les projets de recherche productifs qui avaient contribué de manière significative à mes premiers succès dans le milieu universitaire, je devais mettre en place “ phase ” de nouveaux projets de recherche dans les domaines de la biopharmaceutique cellulaire et moléculaire et de la biotechnologie pharmaceutique, que je jugeais plus adaptés aux intérêts des étudiants diplômés et postdoctoraux ayant des intérêts de recherche en chimie pharmaceutique. Un aspect de la biopharmaceutique cellulaire et moléculaire qui a immédiatement attiré mon attention. l’idée de développer des modèles de culture cellulaire de la barrière hémato-encéphalique (BBB) ​​et de la muqueuse intestinale. J’ai envisagé ces modèles de culture cellulaire in vitro comme ayant un potentiel significatif pour estimer l’absorption orale et la perméation cérébrale des médicaments candidats, réduisant ainsi la nécessité de mener des expériences animales coûteuses et parfois controversées. J’ai eu la chance au début de cette carrière de changer de # x0201c; biochimiste / chimiste médicinal ” à un chimiste pharmaceutique “ ” être en mesure d’établir des collaborations de recherche avec d’excellents scientifiques à The Upjohn Company (Kalamazoo, MI) et INTERx Research Corporation-Merck Sharp et Dohme Research Laboratories (Lawrence, KS). Ces deux compagnies avaient établi au début des années 1980 des groupes de distribution de médicaments qui avaient des orientations en matière de physiologie / biologie cellulaire et # x0201d; à leurs activités de recherche et développement. J’ai également eu de la chance que les cadres supérieurs des deux entreprises aient constaté l’importance des nouveaux programmes de recherche que nous étions en train de mettre en place chez KU; Ainsi, ils étaient prêts à fournir un soutien financier pour établir ces nouvelles collaborations industrielles. Nos efforts pour développer des modèles de culture cellulaire des principales barrières biologiques (par exemple, la muqueuse intestinale, BBB) qui limitent la distribution de médicaments ont débuté en 1984. Ken Audus s’est joint à mon groupe de recherche en tant que boursier postdoctoral. Pendant les deux années suivantes, Ken a concentré ses recherches dans mon laboratoire sur le développement et la caractérisation d’un modèle de culture cellulaire du BBB en utilisant des cultures primaires de cellules endothéliales de microvaisseaux cérébraux bovins (BMEC) cultivées sur des mailles de nylon (1). Après avoir complété sa formation postdoctorale, Ken a accepté un poste de professeur adjoint au département de chimie pharmaceutique de KU et a axé ses programmes de recherche indépendants sur l’amélioration de ce modèle de culture cellulaire BMEC et son utilisation pour mener des études mécanistiques sur le transport de médicaments. Ken est maintenant professeur de chimie pharmaceutique et doyen de l’école de pharmacie de KU. En ce qui concerne le développement d’un modèle de culture cellulaire de la muqueuse intestinale, cela s’est avéré très difficile. Sur la base de la littérature scientifique au milieu des années 1980, il était évident que les tentatives antérieures des biologistes cellulaires de cultiver des cellules épithéliales intestinales ou d’établir des lignées cellulaires à partir d’entérocytes avaient échoué. Par conséquent, en 1984, mon laboratoire a collaboré avec des scientifiques d’INTERX Research Corporation – Merck Sharp et Dohme Research Laboratories pour évaluer l’utilité des vésicules membranaires en bordure de brosse, des cellules muqueuses isolées et des anneaux intestinaux éversés pour estimer l’absorption orale et / ou élucider. voies d’absorption orale des médicaments. Alors que les expériences menées dans le cadre de cette collaboration de recherche KU &#x02013, INTERx ont fourni des informations précieuses sur l’utilité de ces modèles tissulaires, cellulaires et subcellulaires de la muqueuse intestinale pour estimer l’absorption orale et / ou élucider les voies d’absorption orale des médicaments. (2 – 4), les expériences ont également mis en évidence certaines des faiblesses de ces modèles. Fondamentalement, ces modèles tissulaires, cellulaires et subcellulaires de la muqueuse intestinale étaient techniquement difficiles à mettre en place, les matériaux (cellules, tissus) provenaient d’animaux et non d’humains, les préparations manquaient de robustesse et ne se prêtaient pas facilement à l’automatisation, et à toutes fins pratiques, les expériences pourraient fournir des informations précieuses sur l’absorption cellulaire d’un médicament mais très peu d’informations sur le transport transcellulaire d’un médicament. Par conséquent, en 1986, quand le Dr Ismael J. Hidalgo a rejoint mes recherches En tant que boursier postdoctoral, nous avons revu l’idée de développer un modèle de culture cellulaire de la muqueuse intestinale. De notre point de vue, le “ modèle de culture cellulaire idéal ” serait constitué de cellules muqueuses intestinales humaines cultivées sur des membranes microporeuses qui formeraient des monocouches avec des jonctions serrées et une expression polarisée des principaux transporteurs et des enzymes métaboliques. Ce “ modèle de culture cellulaire idéal ” pourrait alors être utilisé pour étudier le transport transcellulaire de médicaments. Alternativement, des expériences pourraient être conçues en utilisant ce “ modèle de culture cellulaire idéal ” pour déterminer l’absorption cellulaire polarisée et / ou l’efflux de médicaments à travers la membrane apicale ou la membrane cellulaire basolatérale.En outre, ce “ modèle de culture cellulaire idéal ” Il a fallu qu’il soit robuste et perméable à l’automatisation, ce qui lui permettrait ensuite d’être utilisé dans un contexte de découverte de médicaments. En rejoignant mon groupe de recherche en 1986, Ismael a effectué une recherche approfondie sur des exemples de lignées cellulaires humaines des propriétés morphologiques et biochimiques des cellules de la muqueuse intestinale in vivo. Les efforts de recherche documentaire d’Ismael ont identifié plusieurs articles publiés dans les années 1970 et au début des années 1980, qui décrivaient des lignées cellulaires d’adénocarcinome du côlon humain (Caco-2, HT-29, SW1116, LS174T) ayant subi une différenciation entérocytaire en culture (5 – 7). Ismael a immédiatement concentré ses travaux de laboratoire sur les cellules Caco-2 et HT-29, qui étaient toutes deux facilement disponibles auprès de l’ATCC (Rockville, MD). Les premières expériences d’Ismael avec les cellules HT-29 ont suggéré qu’il était très difficile de stimuler de manière reproductible ces cellules pour les différencier en modifiant les milieux de culture comme suggéré dans la littérature. En outre, les cellules HT-29 ont tendance à ne pas former de manière uniforme des monocouches de cellules confluentes. Par conséquent, Ismael a rapidement recentré son travail de laboratoire sur les cellules Caco-2, qui se différenciaient spontanément en monocouches confluentes polarisées avec des jonctions cellulaires serrées dans env. 15 – 20   jours. Une fois qu’Ismael a été en mesure d’optimiser les conditions de croissance des cellules Caco-2 sur des membranes en polycarbonate (Transwell ®), des expériences ont pu être conçues pour caractériser et valider cette monocouche de cellules Caco-2 comme modèle de la muqueuse intestinale. Alors qu’Ismael et plusieurs autres boursiers postdoctoraux et étudiants diplômés de mon groupe de recherche à KU possédaient les compétences techniques pour caractériser les propriétés de transport des monocouches de cellules Caco-2 cultivées sur Transwell ® Nous avons réalisé qu’une collaboration avec le Dr Thomas J. Raub, un biologiste cellulaire récemment embauché chez The Upjohn Company (Kalamazoo, MI), améliorerait notre capacité à caractériser ces monocouches de cellules Caco-2. Grâce à mes activités de consultation avec The Upjohn Company, j’ai rencontré Tom et je l’ai identifié comme un biologiste cellulaire très compétent, qui possédait l’expertise nécessaire pour caractériser les monocouches de cellules Caco-2 cultivées sur Transwell ® membranes de polycarbonate à partir des perspectives morphologiques et biochimiques. Par la suite, Ismael et Tom ont commencé à collaborer sur ce projet au début de 1988. Cette collaboration de recherche a exigé qu’Ismael visite la société Upjohn à plusieurs reprises afin de transférer la technologie pour cultiver des cellules Caco-2 dans un Transwell ® configuration au laboratoire de Tom ’ et pour qu’ils mènent des expériences visant à caractériser les propriétés morphologiques et biochimiques des monocouches de cellules Caco-2. Cette collaboration avec Upjohn a mené à des présentations par affiches lors des réunions de l’American Cell Biology Society en 1988 (8) et en 1989 (9) et à la publication d’un article important en gastro-entérologie en 1989 (10). En outre, Ismael et d’autres scientifiques de mon groupe de recherche à KU ont fait plusieurs présentations d’affiches lors des réunions de l’American Association of Pharmaceutical Scientists en 1988 (11, 12) et 1989 (13, 14). Ces présentations d’affiches ont commencé le processus de caractérisation des propriétés de transport des monocouches de cellules Caco-2 cultivées sur Transwell ® En septembre 1989, nous avons eu la première occasion de présenter notre travail de culture cellulaire lors d’un atelier de recherche avancée de l’OTAN intitulé “ Transport de médicaments dans la culture cellulaire, ” qui s’est tenue à Bandol, en France. Cette réunion internationale a permis aux scientifiques du monde entier de présenter leurs données expérimentales les plus récentes afin de discuter des avantages et des inconvénients de l’utilisation de systèmes de culture cellulaire (par exemple, cellules Caco-2) comme substituts in vitro de barrières biologiques (par exemple, muqueuse intestinale), et de rencontrer et d’interagir avec le professeur Alain Zweibaum, dont le travail de pionnier sur les cellules Caco-2 a stimulé et guidé les scientifiques pharmaceutiques à examiner les propriétés de transport de cette lignée cellulaire de carcinome du colon humain (6, 7) .Sur les 2 &#x000a0 ans (1990 – 1991), notre laboratoire a commencé à publier des données expérimentales sur les propriétés de transport des monocouches de cellules Caco-2 cultivées sur Transwell ® membranes en polycarbonate (15 – 21). Au cours de cette même période, d’autres laboratoires universitaires et industriels, dont le laboratoire du professeur Per Artursson à l’Université d’Uppsala à Uppsala en Suède (22 – 25) et le laboratoire du Dr Philip S. Burton à The Upjohn Company à Kalamazoo, MI (26, 27) a commencé à publier ses données expérimentales décrivant les propriétés de transport de ce modèle de culture cellulaire de la muqueuse intestinale.La flopée de présentations d’affiches et de podiums lors de réunions nationales et internationales et la publication de nombreux articles par des laboratoires académiques et industriels de 1988 à 1991 ont suscité un vif intérêt chez les scientifiques du monde entier quant à l’utilisation potentielle de cette lignée cellulaire comme substitut la muqueuse intestinale. Par exemple, à partir de 1988, de nombreux scientifiques d’Amérique du Nord, d’Europe et d’Asie ont visité notre laboratoire à KU pour être formés à la culture de monocouches de cellules Caco-2 sur Transwell ® membranes de polycarbonate et sur l’utilisation de ces monocouches de cellules pour mener des expériences de transport de médicaments. Pour répondre aux nombreuses demandes de visite de notre laboratoire, nous avons décidé en 1988 d’offrir un cours de courte durée intitulé «Aspects fondamentaux et applications des modèles de culture cellulaire dans les études sur le transport et le métabolisme des médicaments». x0201d; Ce cours de courte durée comprenait des conférences sur les diverses barrières biologiques à la délivrance de médicaments et les techniques de culture cellulaire ainsi que la formation pratique en laboratoire sur la culture des cellules et des expériences de transport de médicaments utilisant ces modèles de culture cellulaire. La présentation de ce petit cours à KU et les fréquentes visites de scientifiques universitaires et industriels pour la formation technique dans notre laboratoire se sont poursuivies jusqu’au début des années 1990. À ce moment, des expériences utilisant des monocouches de cellules Caco-2 cultivées sur Transwell ® les membranes polycarbonate étaient menées dans des laboratoires académiques et industriels du monde entier et le nombre de présentations d’affiches lors de réunions nationales et internationales et les articles publiés traitant des monocouches de cellules Caco-2 comme modèle de la muqueuse intestinale se développaient de manière significative. le laboratoire de KU a continué à contribuer au champ “ Caco-2 ” en publiant de nombreux articles décrivant les résultats de nos études, qui à cette époque étaient largement axés sur l’élucidation du transport fonctionnel et des propriétés métaboliques des cellules Caco-2. À la fin des années 1990, mon groupe de recherche est devenu un «utilisateur» et un utilisateur de «x0201d»; de ce modèle de culture cellulaire de la muqueuse intestinale dans nos expériences visant à caractériser les propriétés de transport de peptides, peptido-mimétiques et promédicaments cycliques de peptides.Après avoir complété sa formation postdoctorale en 1990, Ismael est entré dans l’industrie pharmaceutique, d’abord chez Glaxo -SmithKline puis chez Rhone-Poulenc Rorer. En 1996, Ismael a cofondé Absorption Systems, Inc., où il est actuellement Chief Scientific Officer de la société information sur les médicaments. Après la fin de notre collaboration, Tom a continué à exceller en tant que chercheur à la Upjohn Company jusqu’en 2003, date à laquelle il a rejoint Eli Lilly and Company où il est actuellement chercheur et directeur du pré-responsable ADME et de la toxicologie. qui ont fait d’importantes découvertes scientifiques, les auteurs de l’article de 1989 sur la gastroentérologie, qui décrit pour la première fois l’utilisation des monocouches de cellules Caco-2 comme modèle de la muqueuse intestinale (10), ne prévoyaient pas la signification et l’impact de leur résultats de recherche sur les sciences pharmaceutiques. Alors que les détails spécifiques sur les monocouches de cellules Caco-2 en tant que modèle potentiel de la muqueuse intestinale se sont avérés importants pour les scientifiques pharmaceutiques, je crois fermement que cette recherche a également conduit à un changement radical dans la méthodologie que les scientifiques pharmaceutiques étaient disposés à utiliser. étudier le transport de médicaments à travers les barrières biologiques. Ce changement radical impliquait le passage de modèles animaux, de tissus et de cellules isolées à des modèles de culture cellulaire. L’acceptation éventuelle par de nombreux scientifiques de cellules Caco-2 comme modèle de la muqueuse intestinale au milieu des années 1990 a encouragé d’autres scientifiques à développer des modèles de culture cellulaire pour d’autres barrières biologiques à l’administration de médicaments. | None