La extrapolación in vitro a in vivo (IVIVE) se refiere a la transposición cualitativa o cuantitativa de resultados experimentales u observaciones realizadas in vitro para predecir fenómenos in vivo en organismos biológicos.
El problema de la transposición de resultados in vitro es particularmente agudo en áreas como la toxicología , donde los experimentos con animales están siendo eliminados y cada vez más reemplazados por pruebas alternativas .
Los resultados obtenidos a partir de experimentos in vitro no suelen poder aplicarse directamente para predecir las respuestas biológicas de los organismos a la exposición a sustancias químicas in vivo . Por lo tanto, es sumamente importante desarrollar un método de extrapolación in vitro a in vivo consistente y confiable .
Actualmente se aceptan comúnmente dos soluciones:
Los dos enfoques se pueden aplicar simultáneamente, lo que permite que los sistemas in vitro proporcionen datos adecuados para el desarrollo de modelos matemáticos. Para cumplir con la presión para el desarrollo de métodos de prueba alternativos, los experimentos in vitro cada vez más sofisticados están recopilando datos numerosos, complejos y desafiantes que se pueden integrar en modelos matemáticos.
La IVIVE en farmacología se puede utilizar para evaluar la farmacocinética (PK) o la farmacodinámica (PD). [ cita requerida ]
Dado que la perturbación biológica depende de la concentración del tóxico, así como de la duración de la exposición a un fármaco candidato (molécula original o metabolitos) en ese sitio objetivo, los efectos in vivo en los tejidos y órganos pueden ser completamente diferentes o similares a los observados in vitro . Por lo tanto, la extrapolación de los efectos adversos observados in vitro se incorpora a un modelo cuantitativo del modelo farmacocinético in vivo. En general, se acepta que los modelos farmacocinéticos basados en la fisiología ( PBPK ), que incluyen la absorción, la distribución, el metabolismo y la excreción de cualquier sustancia química dada, son fundamentales para las extrapolaciones in vitro - in vivo . [3]
En el caso de efectos tempranos o sin comunicación intercelular, se supone que la misma concentración de exposición celular provoca los mismos efectos, tanto experimental como cuantitativamente, in vitro e in vivo . En estas condiciones, basta (1) desarrollar un modelo farmacodinámico simple de la relación dosis-respuesta observada in vitro y (2) transponerlo sin cambios para predecir los efectos in vivo . [4]
Sin embargo, las células en cultivos no imitan perfectamente a las células de un organismo completo. Para resolver ese problema de extrapolación, se necesitan más modelos estadísticos con información mecanicista, o podemos confiar en sistemas mecanicistas de modelos biológicos de la respuesta celular. Esos modelos se caracterizan por una estructura jerárquica, como vías moleculares, función orgánica, respuesta de células completas, comunicaciones de célula a célula, respuesta tisular y comunicaciones intertisulares. [5]