[en] Drug-induced liver injury (DILI) is an adverse reaction to drugs and other xenobiotics which is a leading cause of acute liver failure and is one of the main reasons for drug withdrawal in the drug development process and in pharmacovigilance phases. DILI is a multifactorial pathological process which cannot be recreated in current in vitro models. Furthermore, idiosyncratic DILI (iDILI), which appears in a small number of susceptible patients, poses a challenging diagnostic and a difficult prediction. Thus, new cell-based models that are able to reproduce the specific characteristics of individual patients and are sufficiently adaptable to be of practical application, which is particularly important for the differential diagnosis and prediction of iDILI, have been proposed. In this thesis, the use of induced-pluripotent stem cells (iPSC)-derived hepatocyte-like cells (HLC) from different donors has been explored as a cell-based model for DILI studies. iPSC lines were obtained by peripheral blood mononuclear cells reprogramming and differentiated into HLC. HLC were characterized at an expression and functional level. The results showed that HLC obtained from the differentiation of different donor-derived iPSC exhibit transcriptomic, metabolomics and functional hepatic features, and these cells mimic the biotransformation activity profile of the original donors although at an immature state. Toxicity assays demonstrated that HLC are sensitive to hepatotoxic drugs with a comparable response to other hepatic cell models and that they reproduce the mechanisms implicated in drug-induced hepatotoxicity. In addition, the incubation of HLC from an iDILI patient with the suspicious drug revealed changes at a transcriptional level that could be compatible with the cholestasic pattern observed in this patient, evidencing the potential of HLC as a personalized cell-based model for in vitro studies for some specific iDILI cases.

[es] El daño hepático inducido por fármacos (DILI) es una reacción adversa a medicamentos y otros xenobióticos que representa una de las causas más relevantes de fallo hepático agudo y es uno de los principales motivos de retirada de fármacos en las fases de desarrollo y farmacovigilancia. El DILI es un proceso patológico multifactorial que no se puede recapitular en los modelos in vitro actuales. Además, el DILI idiosincrático (iDILI), que es aquel que aparece en un reducido número de pacientes susceptibles, es difícil de diagnosticar y predecir en los modelos propuestos hasta el momento. Por esta razón, se han propuesto nuevos modelos capaces de reproducir las características específicas de pacientes concretos, lo suficientemente adaptables para ser de aplicación práctica, lo cual, es particularmente importante para el diagnóstico diferencial y la predicción del iDILI. En la presente tesis, se ha explorado el uso de células con fenotipo hepático derivadas de células madre pluripotentes inducidas (iPSC) de diferentes donantes como modelo para el estudio del DILI. Las líneas de iPSC se obtuvieron mediante reprogramación de las células mononucleares de sangre periférica, se diferenciaron a fenotipo hepático (HLC o hepatocyte-like cells) y se caracterizaron a nivel de expresión y funcionalidad. Los resultados mostraron que las HLC obtenidas a partir de la diferenciación de iPSC de diferentes donantes presentan rasgos transcriptómicos, metabolómicos y funcionales hepáticos y, además, emulan el perfil de actividades de biotransformación de los donantes de origen, aunque con un estado inmaduro o temprano. Los ensayos de toxicidad demostraron que las HLC son sensibles a la exposición a fármacos hepatotóxicos con una respuesta equiparable a las células de origen hepático y reproducen los mecanismos de hepatotoxicidad inducidos por fármacos modelo. Además, exhiben una respuesta diferencial a los fármacos según el donante, indicando su potencial para estudios de susceptibilidad interindividual a la hepatotoxicidad inducida por fármacos. Por último, la exposición de las HLC de un paciente con sospecha de iDILI al agente supuestamente responsable del episodio de hepatotoxicidad reveló cambios a nivel transcripcional compatibles con el patrón de daño colestásico mostrado por el paciente, evidenciando su potencial como modelo personalizado para el estudio in vitro de casos concretos de iDILI.