ABSTRACT Primary human hepatocytes (PHHs) have been the gold standard in vitro model for the human liver and are crucial to predict hepatic drug-drug interactions. The aim of this work was to assess the utility of 3D spheroid PHHs to study induction of important cytochrome P450 (CYP) enzymes and drug transporters. 3D spheroid PHHs from three different donors were treated for four days with rifampicin, dicloxacillin, flucloxacillin, phenobarbital, carbamazepine, efavirenz, omeprazole or β-naphthoflavone. Induction of CYPs 1A1, 1A2, 2B6, 2C8, 2C9, 2C19, 2D6, 3A4, P-gp/ ABCB1 , MRP2/ ABCC2, ABCG2 , OCT1/ SLC22A1, SLC22A7, SLCO1B1 and SLCO1B3 were evaluated at mRNA and protein levels. Enzyme activity of CYP3A4, CYP2B6, CYP2C19 and CYP2D6 were also assessed. Induction of CYP3A4 protein and mRNA correlated well for all donors and compounds and had a maximal induction of 5-to 6-fold for rifampicin, which closely correlates to induction observed in clinical studies. Similar estimates were found for dicloxacillin and flucloxacillin, which also correlates to findings from clinical studies. Rifampicin induced the mRNA of CYP2B6 and CYP2C8 by 9- and 12-fold, while the protein levels of these CYPs reached 2- and 3-fold induction, respectively. Rifampicin induced CYP2C9 protein by 1.4-fold, while the induction of CYP2C9 mRNA was over 2-fold in all donors. Rifampicin induced ABCB1 , ABCC2 and ABCG2 by 2-fold. In conclusion, 3D spheroid PHHs is a valid model to investigate mRNA and protein induction of hepatic drug metabolizing enzymes and transporters, and this model provides a solid basis to study induction of CYPs and transporters, which translates to clinical relevance.

Abstract Chemotherapy-induced peripheral neuropathy (CIPN) constitutes a significant health problem due to the increasing prevalence and the lack of therapies for treatment and prevention. Patients with CIPN primarily present with sensory symptoms, such as sensory disturbances that may progress to neuropathic pain in hands and feet. While pivotal for routine cancer treatment, paclitaxel and vincristine frequently cause CIPN and impact the quality of life among cancer patients and survivors. We utilized a model of human sensory neurons derived from induced pluripotent stem cells (iPSC-SNs) to provide mechanistic understanding of CIPN caused by paclitaxel and vincristine. The morphological phenotype of iPSC-SNs following paclitaxel exposure was characterized by retraction and thickening of axons while vincristine caused fragmentation and abolishment of axons. Both agents increased the mRNA expression of the pain receptor, transient receptor potential vanilloid ( TRPV1 ), and highly induced neuronal damage, as measured by activating transcription factor 3 ( ATF3 ) mRNA. iPSC-SNs express the efflux transporters, P-glycoprotein (P-gp, encoded by ABCB1 ) and multidrug resistance-associated protein 1 (MPR1, encoded by ABCC1 ). Inhibition of P-gp and MRP1 in iPSC-SNs exacerbated neurotoxicity of paclitaxel and vincristine respectively. We further show that pre-treatment with the P-gp inducer rifampicin alleviated chemotherapy-induced structural and transcriptional alterations in iPSC-SNs. iPSC-SNs are a valuable and robust model to study the role of efflux transporters and other mechanistic targets in CIPN. Efflux transporters play a critical role in CIPN pathogenesis as they regulate the disposition of chemotherapy to the peripheral nervous system.