استخدام منصة الأنسجة الحاجزة MicroSiM (μSiM) لنمذجة الحاجز الدموي الدماغي
يناير 12, 2024
يوفر هذا التقرير بروتوكولات للتجميع وزراعة الخلايا والمقايسات على منصة μSiM لبناء نماذج الحاجز الدموي الدماغي.
نحن نعمل على تطوير نموذج الجهاز الهضمي للأنسجة للحاجز الدموي الدماغي لفهم تأثير الإنتان على الدماغ ومساهمة العوامل المنقولة بالدم. استخدام الخلايا الجذعية متعددة القدرات التي يسببها الإنسان. نحن نخطط لتقييم مساهمة العوامل الوراثية في حساسية بعض المرضى.
تتمثل التحديات التجريبية الحالية داخل مجتمع رقائق الأنسجة في إمكانية استنساخ النتائج واعتماد التقنيات من قبل المختبرات الخارجية. تساهم تصميمات رقائق الأنسجة الفريدة ، والأحجام الصغيرة داخل رقائق الأنسجة ، ونقص المقايسات الوظيفية القياسية في هذه التحديات وغالبا ما تقصر المستخدمين على المقايسات القائمة على الفلورسنت كناتج أساسي. توفر أجهزة Micro simm نمطية للنمذجة متعددة الاستخدامات في المختبر ، وسطح ضوء زجاجي مثالي لتصوير نمط الحياة عالي الدقة وغشاء نانو فائق الإنتاج يبلغ 100 نانومتر ، مما يضمن تقاطعا سلسا للعوامل القابلة للذوبان ومقايسات نفاذية دقيقة.
مع micro simm ، رأينا أن أنواعا معينة من الخلايا تميل إلى إنتاج المزيد من بروتينات المصفوفة التي توفر سقالة داعمة حول الأوعية الدموية في الدماغ. الآن يمكننا أن نسأل ما إذا كان الالتهاب يتسبب في تقوية هذه الخلايا نفسها أو تكسيرها ، وبالتالي تغيير سلامة الحاجز. في المستقبل ، سنضيف حجرة أخرى إلى النموذج تحتوي على خلايا خضراء مثل الخلايا النجمية والخلايا الدبقية الصغيرة لدراسة كيفية تفاعل هذه الخلايا مع الحاجز الدموي الدماغي في حالات الالتهاب الجهازي مثل الإنتان.
نخطط أيضا للتحقيق في أسباب إضافية للالتهاب الجهازي مثل الهذيان بعد الجراحة ، المتراكب على الخرف.
نظرة عامة
تطور هذه الدراسة نموذج شريحة نسيجية للحاجز الدموي الدماغي لبحث تأثيرات إنتان الدم على وظائف الدماغ. وباستخدام الخلايا الجذعية البشرية المستحثة متعددة القدرات، يهدف البحث إلى تقييم العوامل الوراثية التي تؤثر على قابلية إصابة المرضى.
المكونات الرئيسية للدراسة
مجال العلم
- علم الأعصاب
- بيولوجيا الخلية
- هندسة الأنسجة
خلفية علمية
- يعد فهم الحاجز الدموي الدماغي أمراً بالغ الأهمية لدراسة الحالات العصبية.
- تشمل التحديات الحالية إمكانية التكرار والتوحيد القياسي في تقنية شرائح الأنسجة.
- تقدم أجهزة MicroSIM حلولاً مبتكرة للنمذجة في المختبر.
- يعد تأثير الالتهاب على سلامة الحاجز مجالاً رئيسياً للبحث.
الغرض من الدراسة
- لإنشاء نموذج موثوق لدراسة ديناميكيات الحاجز الدموي الدماغي.
- لاستكشاف كيفية تأثير الالتهاب الجهازي على صحة الدماغ.
- لتقييم دور أنواع الخلايا المختلفة في الحفاظ على سلامة الحاجز.
الطرق المستخدمة
- تجميع أجهزة microSIM لزراعة الخلايا.
- بروتوكولات استزراع الخلايا وتحضينها للخلايا البطانية.
- تقنيات الصبغ المناعي لتصوير التفاعلات الخلوية.
- المجهر البؤري للتصوير وتحليل خصائص الحاجز.
النتائج الرئيسية
- أثبتت أجهزة MicroSIM توفير ظروف فعالة لاستزراع الخلايا.
- تبين أن الالتهاب يؤدي إلى تغيير إنتاج بروتين المصفوفة.
- تم تحديد كثافات الاستزراع المثلى لتحقيق استزراع مشترك فعال.
- لوحظت طبقات خلوية متميزة، مما يشير إلى التطوير الناجح للنموذج.
الاستنتاجات
- تُعد منصة microSIM أداة واعدة لدراسة الحاجز الدموي الدماغي.
- ستعمل الدراسات المستقبلية على توسيع النموذج ليشمل الخلايا النجمية والخلايا الدبقية الصغيرة.
- قد يؤدي هذا البحث إلى فهم أفضل لتأثيرات الالتهابات الجهازية على الدماغ.
الأسئلة الشائعة
الأهمية الصناعية التنفيذية
تتيح منصة أنسجة الحاجز microSiM (µSiM) نمذجة متقدمة للحاجز الدموي الدماغي (BBB) من خلال التصوير الخلوي الحي والتقييم الكمي المباشر للنفاذية. وتعالج هذه القدرة تحديات إعادة الإنتاجية والتوحيد القياسي في أبحاث الحاجز الدموي الدماغي قبل السريرية، مما يدعم الثقة التنبؤية في اكتشاف أدوية الجهاز العصبي المركزي (CNS) وتقليل المخاطر الآلية. إن توافق المنصة مع كل من الخلايا الأولية والخلايا المشتقة من الخلايا الجذعية المستحثة وافرة القدرة البشرية (hiPSC) يجعلها أصلًا قابلاً لإعادة الاستخدام في محافظ العلوم العصبية الترجمية.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير للمستحضرات الصيدلانية الحيوية
الاكتشاف المبكر والتحقق من الهدف
- يتيح استقصاء سلامة الحاجز الدموي الدماغي (BBB) والتفاعلات الخلوية في ظل ظروف ذات صلة بالمرض.
- يدعم الحد من المخاطر الآلية من خلال السماح بالتقييم المباشر لديناميكيات بروتين المصفوفة ووظيفة الحاجز.
- يسهل التحقق الوظيفي من الأهداف من خلال اختبارات النفاذية الكمية وقراءات التألق المناعي.
الفحص وتطوير المقايسة
- يوفر نظاماً نمطياً ومعيارياً لإنشاء نموذج حاجز دموي دماغي (BBB) قابل للتكرار عبر المختبرات المختلفة.
- يقدم مخرجات كمية للنفاذية والصبغ المناعي، مما يدعم تطوير المقايسات وتحسينها.
- يتيح التصوير عالي الدقة والقراءة المباشرة دون الحاجة لاستخراج الغشاء، مما يسهل دمج سير العمل.
الأبحاث الترجمية وما قبل السريرية
- يُحاكي الحاجز الدموي الدماغي (BBB) البشري باستخدام كل من الخلايا الأولية والخلايا المشتقة من الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات (hiPSC)، مما يعزز الصلة بالمرض والاستمرارية الانتقالية.
- يتيح استقصاء العوامل الوراثية والالتهابية التي تؤثر على وظيفة الحاجز الدموي الدماغي، مما يدعم مواءمة المؤشرات الحيوية.
- يسهل اتخاذ قرارات التقدم المعدلة حسب المخاطر من خلال توفير بيانات قوية وقابلة للتكرار عن وظيفة الحاجز.
تكامل مسار العمل وسير العمل
تتناسب منصة microSiM مع كافة المراحل بدءاً من الاكتشاف المبكر وصولاً إلى التحقق قبل السريري، مما يتيح اختبار الفرضيات، وتطوير المقايسات، وإجراء البحوث الانتقالية في مسارات تطوير أدوية الجهاز العصبي المركزي (CNS).
- بيولوجيا الاكتشاف: يدعم الدراسات الميكانيكية لسلامة الحاجز الدموي الدماغي (BBB)، وإعادة تشكيل المصفوفة، والتواصل الخلوي تحت تأثير الاضطرابات الالتهابية أو الجينية.
- الفحص: يوفر مخرجات كمية وقابلة للتكرار للنفاذية والفلورة المناعية لتقييم المركبات.
- التحليلات: يتيح القياس المباشر لوظيفة الحاجز وسلامة الطبقة الخلوية، مما يدعم المقارنات بين الظروف المختلفة.
- البحث الانتقالي: يتماشى مع نماذج الأمراض البشرية من خلال الاستفادة من المزارع المشتركة للخلايا الأولية وتلك المشتقة من خلايا hiPSC.
- إعادة الاستخدام المؤسسي: يوفر منصة معيارية ونمطية قابلة للتكيف مع احتياجات أبحاث وفحص الحاجز الدموي الدماغي المتنوعة.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: تزيد من الثقة التنبؤية وتقلل من الغموض الميكانيكي في دراسات الحاجز الدموي الدماغي (BBB).
- القيمة التشغيلية: تعزز قابلية التكرار والتوحيد القياسي والقابلية للتوسع عبر الفرق البحثية.
- القيمة الاستراتيجية: تحسن قرارات المضي قدماً أو التوقف (go/no-go) وكفاءة رأس المال من خلال توفير بيانات كمية قوية.
- تأثير المحفظة: تدعم ترتيب الأولويات المعدل حسب المخاطر والتقدم في الأصول التي تستهدف الجهاز العصبي المركزي (CNS).
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة في زراعة الخلايا، والصبغ المناعي، والتصوير المجهري البؤري.
- يتطلب الوصول إلى أجهزة microSiM، وبنية تحتائية للأمن الحيوي، وأجهزة تحليلية.
- يستلزم توحيد المعايير بين الفرق لضمان قابلية تكرار فحوصات النفاذية والتصوير.
- قابل للتكيف مع كل من النماذج الخلوية الأولية والخلايا المشتقة من الخلايا الجذعية البشرية المستحثة متعددة القدرات (hiPSC) لتحقيق تطبيق أوسع.
- يعتمد على التحسين الدقيق لكثافات الاستزراع ومدد الزراعة لضمان نضج الحاجز الخلوي.
