Cell Culture Models for Drug Transport Studies

Drug Delivery: Principles and Applications

Volumn , Issue , 2005, Pages 103-124

  Karunaratne, D Nedra ^a   Silverstein, Peter S ^a   Vasandani, Veena ^a   Young, Amber M ^a   Rytting, Erik ^a   Yops, Bradley ^a   Audus, Kenneth L ^a  

^a UNIVERSITY OF KANSAS   (United States)

Author keywords

BBC cell culture models; Blood brain endothelial barrier (BBM); Major endothelial and epithelial barriers to drug delivery

Indexed keywords

EID: 84869496070     PISSN: None     EISSN: None     Source Type: Book    
DOI: 10.1002/0471475734.ch7     Document Type: Chapter

References (139)

1. Battle, T.; Stacey, G. Cell Biol. Toxicol. 2001, 17, 287-299.
2. LeCluyse, E. L. Eur. J. Pharm. 2001, 13, 343-368.
3. Freshney, R. I. In Culture of Animal Cells. Wiley-Liss; New York, 1987, pp. 7-13.
4. Gumbleton, M.; Audus, K. L. J. Pharm. Sci. 2001, 90, 1681-1698.
5. Ho, N. F. H.; Raub, T. J.; Burton, P. S.; Barsuhn, C. L.; Adson, A.; Audus, K. L.; Borchardt, R. T. In Transport Processes in Pharmaceutical Systems, Amidon, G. L., Lee, P. I.; Topp, E. M., Eds. Marcel Dekker: New York, 2000, pp. 219-316.
6. Hidalgo, I. J. Curr. Top. Med. Chem. 2001, 1, 385-401.
7. Hillgren, K. M.; Kato, A.; Borchardt, R. T. Med. Res. Rev. 1995, 15, 83-109.
8. Artursson, P.; Borchardt, R. T. Pharm. Res. 1997, 14, 1655-1658.
9. Wilson, G. Eur. J. Drug Metab. Pharmacokinet. 1990, 15, 159-163.
10. Barthe, L.; Woodley, J.; Houin, G. Fundam. Clin. Pharmacol. 1999, 13, 154-168.
11. Artursson, P.; Palm, K.; Luthman, K. Adv. Drug Deliv. Rev. 1996, 22, 67-84.
12. Hidalgo, I. J.; Raub, T. J.; Borchardt, R. T. Gastroenterology 1989, 96, 736-749.
13. Audus, K. L.; Bartel, R. L.; Hidalgo, I. J.; Borchardt, R. T. Pharm. Res. 1990, 7, 435-451.
14. Lennernas, H. J. Pharm. Sci. 1998, 87, 403-410.
15. Stewart, B. H.; Chan, O. H.; Lu R. H.; Reyner, E. L.; Schmid, H. L.; Hamilton, H. W.; Steinbaugh, B. A.; Taylor, M. D. Pharm. Res. 1995, 12, 693-699.
16. Artursson, P.; Karlsson, J. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1991, 175, 880-885.
17. Bailey, C. A.; Bryla, P.; Malick, A. W. Adv. Drug Deliv. Rev. 1996, 22, 85-103.
18. Handler, J. S.; Perkins, F. M.; Johnson, J. P. Am. J. Physiol. 1980, 238, F1-F9.
19. McRoberts, J. A.; Taub, M.; Saier,M. H. In Functionally Differentiated Cell Lines; Sato, G., Ed. Alan R. Liss New York, 1981, pp.117-139.
20. Bohets, H.; Annaert, P.; Mannens, G.; van Beijsterveldt, L.; Anciaux, K.; Verboven, P.; Meuldermans, W.; Lavrijsen, K. Curr. Top. Med. Chem. 2001, 1, 367-383.
21. Hugger, E. D.; Novak, B. L.; Burton, P. S.; Audus, K. L.; Borchardt, R. T. J. Pharm Sci. 2002, 91, 1991-2002.
22. Pardridge, W. M. Nat. Rev. Drug Discov. 2002, 1, 131-139.
23. Audus, K. L.; Borchardt, R. T. Handbook Exp. Pharmacol. 1991, 100, 43-70.
24. Rubin, L. L.; Staddon, J. M. Annu. Rev. Neurosci. 1999, 22, 11-28.
25. El Bacha, R. S.; Minn, A. Cell Mol. Biol. (Noisy.-le-grand) 1999, 45, 15-23.
26. Rochat, B.; Audus, K. L. In Membrane Transporters as Drug Targets; Amidon, G., Sadée, W., Eds. Kluwer Academic/Plenum Publishers: New York, 1999, pp. 181-200.
27. Gottesman,M. M.; Pastan, I.; Ambudkar, S. V. Curr. Opin. Genet. Dev. 1996, 6, 610-617.
28. Borst, P.; Elferink, R. O. Annu. Rev. Biochem. 2002, 71, 537-592.
29. Zhang, Y.; Han, H.; Elmquist, W. F.; Miller, D. W. Brain Res. 2000, 876, 148-153.
30. Audus, K. L.; Rose, J. M.; Wang, W.; Borchardt, R. T. In An Introduction to the Blood-Brain Barrier: Methodology and Biology; Pardridge, W., Ed. Cambridge University Press: Cambridge, 1998, pp. 86-93.
31. Bauer, H. C.; Bauer, H. Cell Mol. Neurobiol. 2000, 20, 13-28.
32. Raub, T. J. Am. J. Physiol. 1996, 271, C495-C503.
33. Franke, H.; Galla, H.-J.; Beuckmann, C. T. Brain Res. 1999, 818, 65-71.
34. Gutmann, H.; Fricker, G.; Drewe, J.; Toeroek, M.; Miller, D. S. Mol. Pharmacol. 1999, 56, 383-389.
35. Miller, D. S.; Nobmann, S. N.; Gutmann, H.; Toeroek, M.; Drewe, J.; Fricker, G. Mol. Pharmacol. 2000, 58, 1357-1367.
36. Tewes, B.; Franke, H.; Hellwig, S.; Hoheisel, D.; Decker, S.; Griesche, D.; Tilling, T.; Wegener, J.; Galla, H.-J. In Transport Across the Blood-Brain Barrier: In Vitro and in Vivo Techniques, Harwood Academic Publishers: Amsterdam, 1997, pp. 91-97.
37. Franke, H.; Galla, H.-J.; Beuckmann, C. T. Brain Res. Protoc. 2000, 5, 248-256.
38. Hoheisel, D.; Nitz, T.; Franke, H.; Wegener, J.; Hakvoort, A.; Tilling, T.; Galla, H.-J. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1998, 247, 312-315.
39. Hoffmeyer, S.; Burk, O.; von Richter, O.; Arnold, H. P.; Brockmoller, J.; Johne, A.; Cascorbi, I.; Gerloff, T.; Roots, I.; Eichelbaum, M.; Brinkmann, U. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2000, 97, 3473-3478.
40. Willson, T. M.; Kliewer, S. A. Nat. Rev. Drug Discov. 2002, 4, 259-266.
41. McManus, M. T.; Sharp, P. A. Nat. Rev. Genet. 2002, 10, 737-747.
42. Ehrhardt, C.; Fiegel, J.; Fuchs, S.; Abu-Dahab, R.; Schäfer, U. F.; Hanes, J.; Lehr, C.-M. J. Aerosol. Med. 2002, 15, 131-139.
43. Mathias, N. R.; Yamashita, F.; Lee, V. H. L. Adv. Drug Deliv. Rev. 1996, 22, 215-249.
44. Gumbleton, M. Adv. Drug Deliv. Rev. 2001, 49, 281-300.
45. Fuchs, S.; Gumbleton, M.; Schäfer, U. F.; Lehr, C.-M. In Cell Culture Models of Biological Barriers, Lehr, C.-M., Ed. Taylor & Francis: New York, 2002, pp. 189-210.
46. Hussain, A. A. Adv. Drug Deliv. Rev. 1998, 29, 39-49.
47. Koch, A. M.; Schmidt, M. C.; Merkle, H. P. In Cell Culture Models of Biological Barriers; Lehr, C.-M., Ed. Taylor & Francis: New York, 2002, pp. 228-252.
48. Schmidt, M. C.; Peter, H.; Lang, S. R.; Ditzinger, G.; Merkle, H. P. Adv. Drug Deliv. Rev. 1998, 29, 51-79.
49. Werner, U.; Kissel, T. Pharm. Res. 1996, 13, 978-988.
50. Wadell, C.; Bjork, E.; Camber, O. Eur. J. Pharm. Sci. 2003, 18, 47-53.
51. Meaney, C.; Florea, B. I.; Ehrhardt, C.; Lehr, C.-M.; Lehr, C.-M.; Junginger, H. E.; Borchard, G. In Cell Culture Models of Biological Barriers; Lehr, C.-M., Ed. Taylor & Francis: New York, 2002, pp. 211-227.
52. Hamilton, K. O.; Yazdanian, M. A.; Audus, K. L. Curr. Drug Metab. 2002, 3, 1-12.
53. Foster, K. A.; Avery,M. L.; Yazdanian, M.; Audus, K. L. Int. J. Pharm. 2000, 208, 1-11.
54. Mathias, N. R.; Timoszyk, J.; Stetsko, P. I.; Megill, J. R.; Smith, R. L.;Wall, D. A. J. rug Target. 2002, 10, 31-40.
55. Hamilton, K. O.; Backstrom, G.; Yazdanian, M. A.; Audus, K. L. J. Pharm. Sci. 2001, 90, 647-658.
56. Florea, B. I.; van der Sandt, I. C. J.; Schrier, S. M.; Kooiman, K.; Deryckere, K.; de Boer, A. G.; Junginger, H. E.; Borchard, G. Br. J. Pharmacol. 2001, 134, 1555-1563.
57. Forbes, B. Pharm. Sci. Tech. Today 2000, 3, 18-27.
58. Fuchs, S.; Hollins, A. J.; Laue, M.; Schäfer, U. F.; Roemer, K.; Gumbleton, M.; Lehr, C.-M. Cell Tissue Res. 2003, 311, 31-45.
59. Kim, K.-J.; Malik, A. B. Am. J. Physiol. 2003, 284, L247-L259.
60. Forbes, B. Methods Mol. Biol. 2002, 188, 65-75.
61. Campbell, L.; Abulrob, A. N.; Kandalaft, L. E.; Plummer, S.; Hollins, A. J.; Gibbs, A.; Gumbleton, M. J. Pharmacol. Exp. Ther. 2003, 304, 441-452.
62. Foster, K. A.; Oster, C. G.; Mayer, M. M.; Avery, M. L.; Audus, K. L. Exp. Cell. Res. 1998, 243, 359-366.
63. Suhonen, P.; Sporty, J.; Lee, V. H. L.; Urtti, A. In Cell Culture Models of Biological Barriers; Lehr, C.-M., Ed. Taylor & Francis: New York, 2002, pp. 253-270.
64. McPherson, S. D.; Draheim, J.W. J.; Evans, V. J.; Earle,W. R. Am. J. Ophthalmol. 1956, 41, 513-521.
65. Chan, K. Y.; Haschke, R. H. Exp. Eye Res. 1983, 36, 231-246.
66. Chang, J. E.; Basu, S. K.; Lee, V. H. L. Pharm. Res. 2000, 17, 670-676.
67. Doran, T. I.; Vidrich, A.; Sun, T. T. Cell 1980, 22, 17-25.
68. Jumblatt, M. M.; Neufeld, A. H. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1983, 24, 1139-1143.
69. Sun, T. T.; Green, H. Nature, 1963, 269, 489-493.
70. Houweling, A.; van den Elsen, P. J.; van der Eb, A. J. Virology 1980, 105, 537-550.
71. Cone, R. D.; Grodzicker, T.; Jaramillo, M. Mol. Cell. Biol. 1988, 8, 1036-1044.
72. Hronis, T. S.; Steinberg, M. L.; Defendi, V.; Sun, T. T. Cancer Res. 1984, 44, 5797-5804.
73. Steinberg, M. L.; Defendi, V. J. Invest. Dermatol. 1983, 81, 131S-136S.
74. Agarwal, C.; Eckert, R. L. Cancer Res. 1990, 50, 5947-5953.
75. Halbert, C. L.; Demers, G. W.; Galloway, D. A. J. Virol. 1991, 65, 473-478.
76. Kuppuswamy, M.; Chinnadurai, G. Oncogene 1988, 2, 567-572.
77. Araki, K.; Ohashi, Y.; Sasabe, T.; Kinoshita, S.; Hayashi, K.; Yang, X. Z., Hosaka, Y.; Aizawa, S.; Handa, H. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1993, 34, 2665-2671.
78. Aizawa, S.; Yaguchi, M.; Nakano, M.; Inokuchi, S.; Handa, H.; Toyama, K. J. Cell. Physiol. 1991, 148, 245-251.
79. Van Doren, K.; Gluzman, Y. Mol. Cell. Biol. 1984, 4, 1653-1656.
80. Kahn, C. R.; Young, E.; Lee, I. H.; Rhim, J. S. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1993, 34, 3429-3441.
81. Araki-Sasaki, K.; Ohashi, Y.; Sasabe, T.; Hayashi, K.;Watanabe, H.; Tano, Y.; Handa, H. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1995, 36, 614-621.
82. Griffith, M.; Osborne, R.; Munger, R.; Xiong, X.; Doillon, C. J.; Laycock, N. L.; Hakim, M.; Song, Y.; Watsky, M. A. Science 1999, 286, 2169-2172.
83. Wang, W.; Sasaki, H.; Chien, D. S.; Lee, V. H. Curr. Eye Res. 1991, 10, 571-579.
84. Hamalainen, K. M.; Kontturi, K.; Murtomaki, L.; Auriola, S.; Urtti, A. J. Control Release 1997, 49, 97-104.
85. Saha, P.; Kim, K. J.; Lee, V. H. Curr. Eye Res. 1996, 15, 1163-1174.
86. Mathias, N. R.; Kim, K. J.; Robison, T. W.; Lee, V. H. Pharm. Res. 1995, 12, 1499-1505.
87. Yang, J. J.; Ueda, H.; Kim, K.; Lee, V. H. J. Control Release 2000, 65, 1-11.
88. Eldem, T.; Durlu, Y.; Eldem, B.; Ozguc, M. In Cell Culture Models of Biological Barriers; Lehr, C.-M., Ed. Taylor & Francis: New York, 2002, pp. 271-288.
89. Pederson, J. E. In Fluid Physiology of the Subretinal Space in Retina, 2nd ed.; Ryan, S. J., Ed. Mosby-Year Book: St. Louis, 1994, pp. 1955-1967.
90. Hewitt, A. T.; Adler, R. In The Retinal Pigment Eptithelium and Interphotoreceptor Matrix: Structure and Specialized Functions in Retina, 2nd ed.; Ryan, S. J., Ed. Mosby-Year Book: St. Louis, 1994, pp. 58-71.
91. Cunha-Vaz, J. G.; Faria de Abreu, J. R.; Campos, A. J.; Figo, G. M. Br. J. Ophthalmol. 1975, 59, 649-656.
92. Do Cormo, A. D.; Ramos, P.; Reis, A.; Proenca, R.; Cunha-Vaz, J. G. Exp. Eye Res. 1998, 67, 569-575.
93. Jampol, L. E.; Po, S. M. In Macular Edema in Retina, 2nd ed.; Ryan, S. J., Ed. Mosby-Year Book: St. Louis, 1994, pp. 999-1008.
94. Lee, V. H. L.; Pince, K. J.; Frambach, D. A.; Martenhed, B. In Drug Delivery to the Posterior Segment in Retina, 2nd ed.; Ryan, S. J., Ed. Mosby-Year Book: St. Louis, 1994, pp. 533-551.
95. Greenwood, J.; Howes, R.; Lightman, S. Lab. Invest. 1994, 70, 39-52.
96. Durlu, K.; Tamai, M. In In Vitro Expression of Epidermal Growth Factor Receptor by Human Retinal Pigment Epithelial Cells in Degenerative Diseases of the Retina; Anderson, R. E., Ed. Plenum Press: New York, 1995, pp. 69-76.
97. McKay, B. S.; Burke, J. M. Exp. Cell Res. 1994, 213, 85-92.
98. Song, M.-K.; Lui, G. M. J. Cell Physiol. 1990, 143, 196-203.
99. Durlu, K.; Tamai, M. Cell Transplant. 1997, 6, 149-162.
100. Durlu, Y. K.; Ishiguro, S.-I.; Akaishi, K.; Abe, T.; Chida, Y.; Shibahara, S. In Retinal Degenerative Diseases and Experimental Therapy; Hollyfield, J., Anderson, R. E., LaVail, M. M., Eds. Plenum Press: New York, 1999, pp. 559-567.
101. Yan, Q.; Vernon, R. B.; Hendrickson, A. E.; Sage, E. H. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1996, 37, 2175-2184.
102. Enders, A. C.; Blankenship, T. N. Adv. Drug Deliv. Rev. 1999, 38, 1-15.
103. Sastry, B. V. R. Adv. Drug Deliv. Rev. 1999, 38, 17-39.
104. Ganapathy, V.; Prasad, P. D.; Ganapathy, M. E.; Leibach, F. H. J. Pharmacol. Exp. Ther. 2000, 294, 413-420.
105. St.Pierre, M. V.; Serrano, M. A.; Macais, R. I. R.; Dubs, U.; Hoechli, M.; Lauper, U.; Meier, P. J.; Marin, J. J. G. Am. J. Physiol. 2000, 279, R1495-R1503.
106. Liu, F.; Soares, M. J.; Audus, K. L. Am. J. Physiol. 1997, 273, C1596-C1604.
107. Kliman, H. J.; Nestler, J. E.; Sermasi, E.; Sanger, J. M.; Straus, J. F., 3rd. Endocrinology 1986, 118, 1567-1582.
108. Cimerikic, B.; Zamah, R.; Ahmed, M. S. Trophoblast Res. 1994, 8, 405-419.
109. Hall, C. S.; James, T. E.; Goodyear, C.; Branchard, C.; Guyda, H.; Giroud, C. J. P. Steroids 1977, 30, 569-580.
110. Aplin, J. D.; Sattar, A.; Mould, A. P. J. Cell Sci. 1992, 103, 435-444.
111. Pattillo, R. A.; Gey, G. O.; Delfs, E.; Mattingly, R. F. Science 1968, 159, 1467-1469.
112. Speeg, K. V., Jr.; Azizkhan, J. C.; Stromberg, K. Cancer Res. 1976, 36, 4570-4576.
113. Tuan, R. S.; Moore, C. J.; Brittingham, J. W.; Kirwin, J. J.; Atkins, R. E.; Wong, M. J. Cell Sci. 1991, 98, 333-342.
114. Kohler, P. O.; Bridson, W. E. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1971, 32, 683-687.
115. Babalola, G. O.; Coutifaris, C.; Soto, E. A.; Kliman, H. J.; Shuman, H.; Straus, J. F., 3rd, Dev. Biol. 1990, 137, 100-108.
116. White, T. E.; Saltzman, R. A.; Di Sant'Agnese, P. A.; Keng, P. C.; Sutherland, R. M.; Miller, R. K. Placenta 1988, 9, 583-598.
117. Grummer, R.; Hohn, H. P.; Mareel, M. M.; Deker, H. W. Placenta 1994, 15, 411-429.
118. Young, A. M.; Fukuhara, A.; Audus, K. L. In Cell Culture Models of Biological Barriers; Lehr, C.-M., Ed. Taylor & Francis: New York, 2002, pp. 337-349.
119. Young, A. M.; Allen, C. E.; Audus, K. L. Adv. Drug Deliv. Rev. 2003, 55, 125-132.
120. Vander, A. J. In Renal Physiology; McGraw-Hill: New York, 1995.
121. Bonate, P. L.; Reith, K.; Weir, S. Clin. Pharmacokinet. 1998, 34, 375-404.
122. Zhang, L.; Brett, C. M.; Giacomini, K. M. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 1998, 38, 431-460.
123. Inui, K.; Masuda, S.; Saito, H. Kidney Int. 2000, 58, 944-958.
124. Van Aubel, R. A.; Masereeuw, R.; Russel, G. Am. J. Physiol. Renal Physiol. 2000, 279, F216-F232.
125. Chung, S. D.; Alavi, N.; Livingston, D.; Hiller, S.; Taub,M. J. Cell Biol. 1982, 95, 118-126.
126. Sakhrani, L. M.; Fine, L. G. Miner Electrolyte Metabol. 1983, 9, 276-281.
127. Wilson, P. D.; Dillingham, M. A.; Breckon, R.; Anderson, R. J. Am. J. Physiol. 1985,248, F436-F443.
128. Dickman, K. G.; Renfro, J. L. Am. J. Physiol. 1986, 251, F424-F432.
129. Elliget, K. A.; Trump, B. F. In Vitro Cell Dev. Biol. 1991, 27A, 739-748.
130. Misfeldt, D. S.; Hamamoto, S. T.; Pitelka, D. R. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1976, 73, 1212-1216.
131. Gstraunthaler, G.; Pfaller, W.; Kotanko, P. Am. J. Physiol. 1985, 248, F536-F544.
132. Boulan, E. R.; Sabatini, D. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1978, 75, 5071-5075.
133. Cui, Y.; Konig, J.; Buchholz, J. K.; Spring, H.; Leier, I.; Keppler, D. Mol. Pharmacol. 1999, 55, 929-937.
134. Pastan, I.; Gottesman, M. M.; Ueda, K.; Lovelace, E.; Rutherford, A. V.; Willingham, M. C. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1988, 85, 4486-4490.
135. Evers, R.; Kool, M.; van Deemter, L.; Janssen, H.; Calafat, J.; Oomen, L. C.; Paulusma, C. C.; Oude Elferink, R. P.; Baas, F.; Schinkel, A. H.; Borst, P. J. Clin. Invest. 1998, 101, 1310-1319.
136. Guo, A.; Marinaro, W.; Hu, P.; Sinko, P. J. Drug Metab. Dispos. 2002, 30, 457-463.
137. Putnam, W. S.; Ramanathan, S.; Pan, L.; Takahashi, L. H.; Benet, L. Z. J. Pharm. Sci. 2002, 91, 2622-2635.
138. Tang, F.; Horie, K.; Borchardt, R. T. Pharm. Res. 2002, 19, 765-772.
139. Tang, F.; Horie, K.; Borchardt, R. T. Pharm. Res. 2002, 19, 773-779.