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Proof-of-Concept Study of Drug Brain Permeability Between in Vivo Human Brain and an in Vitro iPSCs-Human Blood-Brain Barrier Model

Authors :
Anne-Cécile Guyot
Serena Pavoni
Frank Yates
Oliver Langer
Jean-Philippe Deslys
Frédéric Théodoro
Yulia Kiyan
Narciso Costa
Ferid Nassor
Gwenaëlle Le Roux
Nicolas Tournier
Rafika Jarray
Alain Pruvost
Aloïse Mabondzo
Service de Pharmacologie et d'Immunoanalyse (SPI)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay
Service d'Etude des Prions et des Infections Atypiques
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Sup'Biotech
Imagerie Moléculaire in Vivo (IMIV - U1023 - ERL9218)
Service Hospitalier Frédéric Joliot (SHFJ)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Medizinische Hochschule Hannover (MHH)
Department of Clinical Pharmacology
Medizinische Universität Wien = Medical University of Vienna
Preclinical Molecular Imaging
AIT Austrian Institute of Technology GmbH
French National Research Agency (ANR)
Service de Pharmacologie et Immunoanalyse (SPI)
Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS)
Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Lallemant, Christopher
Source :
Scientific Reports, Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2019, 9 (1), ⟨10.1038/s41598-019-52213-6⟩, Scientific Reports, 2019, 9 (1), ⟨10.1038/s41598-019-52213-6⟩, Scientific Reports, Vol 9, Iss 1, Pp 1-11 (2019)
Publication Year :
2019
Publisher :
HAL CCSD, 2019.

Abstract

The development of effective central nervous system (CNS) drugs has been hampered by the lack of robust strategies to mimic the blood-brain barrier (BBB) and cerebrovascular impairments in vitro. Recent technological advancements in BBB modeling using induced pluripotent stem cells (iPSCs) allowed to overcome some of these obstacles, nonetheless the pertinence for their use in drug permeation study remains to be established. This mandatory information requires a cross comparison of in vitro and in vivo pharmacokinetic data in the same species to avoid failure in late clinical drug development. Here, we measured the BBB permeabilities of 8 clinical positron emission tomography (PET) radioligands with known pharmacokinetic parameters in human brain in vivo with a newly developed in vitro iPSC-based human BBB (iPSC-hBBB) model. Our findings showed a good correlation between in vitro and in vivo drug brain permeability (R2 = 0.83; P = 0.008) which contrasted with the limited correlation between in vitro apparent permeability for a set of 18 CNS/non-CNS compounds using the in vitro iPSCs-hBBB model and drug physicochemical properties. Our data suggest that the iPSC-hBBB model can be integrated in a flow scheme of CNS drug screening and potentially used to study species differences in BBB permeation.

Details

Language :
English
ISSN :
20452322
Database :
OpenAIRE
Journal :
Scientific Reports, Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2019, 9 (1), ⟨10.1038/s41598-019-52213-6⟩, Scientific Reports, 2019, 9 (1), ⟨10.1038/s41598-019-52213-6⟩, Scientific Reports, Vol 9, Iss 1, Pp 1-11 (2019)
Accession number :
edsair.doi.dedup.....ccb16988a6ae818e7a0879fa6072eb58