Umwandlung von statischen Barrieregewebemodellen in dynamische mikrophysiologische Systeme
16. Februar 2024
Dieses Protokoll beschreibt eine rekonfigurierbare membranbasierte Zellkulturplattform, die das Open-Well-Format mit Flüssigkeitsflussfunktionen integriert. Diese Plattform ist mit Standardprotokollen kompatibel und ermöglicht reversible Übergänge zwischen Open-Well- und mikrofluidischen Kulturmodi, um den Anforderungen von Ingenieur- und Biowissenschaftslabors gerecht zu werden.
Wir entwickeln modulare mikrophysiologische Systeme, die menschliches Barrieregewebe nachahmen. Unser System ist einzigartig, weil es von einer statischen Open-Well-Kultur zu einem flussverstärkten System umkonfiguriert werden kann. Diese Flexibilität ermöglicht den Einsatz der Plattform sowohl in biowissenschaftlichen als auch in ingenieurwissenschaftlichen Labors.
Wir stellen ein Protokoll zur Erstellung einer rekonfigurierbaren Open-Well-Plattform mit flussverstärkter Kultur und Lifestyle-Bildgebung vor. Es ist mit herkömmlichen biowissenschaftlichen Protokollen kompatibel. Unser rekonfigurierbares Design ermöglicht es dem Benutzer, während eines Experiments zwischen dem Open-Well- und dem Mikrofluidik-Modus zu wechseln, und ermöglicht es dem Benutzer, jeden Schritt in einem Format durchzuführen, mit dem er vertraut ist.
Übersicht
Dieses Protokoll beschreibt eine umkonfigurierbare, membranbasierte Zellkulturplattform, die das Open-Well-Format mit Fluidströmungsfähigkeiten kombiniert. Diese Plattform ist kompatibel mit Standardprotokollen und ermöglicht umkehrbare Übergänge zwischen Open-Well- und mikrofluidischen Kulturbedingungen, wodurch die Anforderungen sowohl von Ingenieur- als auch von biowissenschaftlichen Laboren erfüllt werden.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Zellbiologie
- Bioingenieurwesen
Hintergrund
- Entwicklung modularer mikrophysiologischer Systeme.
- Schwerpunkt auf der Nachbildung menschlicher Grenzgewebe.
- Bedeutung der Flexibilität in Kultursystemen.
- Vereinbarkeit mit herkömmlichen Bioscience-Protokollen.
Zweck der Studie
- Erstellung einer umkonfigurierbaren Plattform mit offenen Vertiefungen.
- Verbesserung der Kultur durch Strömungsfähigkeiten.
- Erleichterung der Lebenszyklus-Bildgebung während Experimenten.
Verwendete Methoden
- Protokoll zur Erstellung einer umkonfigurierbaren Kulturplattform.
- Integration von durch Strömung verbesserten Kultivierungstechniken.
- Nutzung sowohl offener Mulden als auch mikrofluidischer Modi.
- Anwendung standardisierter Verfahren der Biowissenschaften.
Hauptergebnisse
- Erfolgreicher Wechsel zwischen Kultivierungsverfahren während der Experimente.
- Verbesserte Abbildungsmöglichkeiten mit der neuen Plattform.
- Kompatibilität mit etablierten Laborpraktiken.
Schlussfolgerungen
- Die Plattform bietet Flexibilität für Forscher.
- Sie erfüllt die Anforderungen sowohl von Ingenieur- als auch von biowissenschaftlichen Laboren.
- Potenzial für weiterreichende Anwendungen in der Gewebeengineering.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Dynamische mikrophysiologische Systeme, die einen umkehrbaren Wechsel zwischen statischen und durch Strömung verbesserten Modi ermöglichen, schließen eine entscheidende Lücke im Modellieren von Barriergeweben für die Arzneimittelforschung. Diese umkonfigurierbare Plattform erhöht die Vorhersagesicherheit bei der Frühscreening-Phase, indem sie sowohl mit standardmäßigen Open-Well-Protokollen als auch mit fortschrittlichen, strömungsbasierten Assays kompatibel ist. Ihre Anschlussfähigkeit an konventionelle Arbeitsabläufe fördert eine breitere Akzeptanz und Integration entlang der Entwicklungs- und translationsmedizinischen Forschungspipelines.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die Untersuchung der Barrierefunktion unter statischen und dynamischen Bedingungen.
- Unterstützt die mechanistische Risikominderung durch kontrollierte Exposition gegenüber physiologischem Scherstress.
- Erleichtert die funktionelle Target-Validierung in krankheitsrelevanten Gewebemodellen.
Screening und Assay-Entwicklung
- Bereitet validierte endotheliale Monolayer für die Wirkstoff-Screening-Analyse sowohl im Open-Well- als auch im Durchflussmodus vor.
- Stellt die Reproduzierbarkeit und Standardisierung des Assays sicher, indem die Kompatibilität mit etablierten Protokollen erhalten bleibt.
- Ermöglicht quantitative Auswertungen, wie beispielsweise Genexpressionsänderungen als Reaktion auf Scherströmung.
Translationale und präklinische Forschung
- Passt in-vitro-Barrieremodelle an physiologische Bedingungen an, die für menschliche Gewebe relevant sind.
- Unterstützt translationsmedizinische Biomarker-Studien, indem sie eine dynamische Modulation der experimentellen Bedingungen ermöglicht.
- Gewährleistet Kontinuität von der frühen Entdeckung bis zur präklinischen Validierung in der Barrieretissue-Forschung.
Pipeline- und Workflow-Integration
Diese Plattform verbindet die frühe Entdeckung, die Assay-Entwicklung und die translationale Forschung, indem sie eine flexible Modellierung von Barriergeweben unter statischen und Durchflussbedingungen ermöglicht.
- Entdeckungsbiochemie Ermöglicht die Hypothesenprüfung zur Barriereintegrität und zellulären Reaktion auf Scherstress.
- Screening: Unterstützt reproduzierbare, quantitative Assays zur Verbindungsevaluation in physiologisch relevanten Formaten.
- Analytik: Ermöglicht die Messung der Genexpression und der zellulären Ausrichtung als funktionelle Endpunkte.
- Translationale Forschung Verbindet in-vitro-Befunde mit präklinischen Modellen, indem dynamische Gewebemilieus nachgebildet werden.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Bietet ein modulares, umkonfigurierbares System, das an verschiedene R anpassbar ist&D Abläufe.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Unschärfen in Studien zu Barrieretypen.
- Operativer Wert: Verbessert die Standardisierung, Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit zwischen Forschungsteams.
- Strategischer Wert: Verbessert die Entscheidungsfindung bezüglich Fortführung oder Abbruch von Projekten und die Kapitalallokation, indem belastbare Daten aus frühen Entwicklungsstadien bereitgestellt werden.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung und Weiterentwicklung von Programmen, die auf Barrieren abzielen.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Expertise in Zellkultur und Zusammenbau mikrofluidischer Systeme.
- Benötigt Zugang zu Standard-Laborgeräten und Bildgebungssystemen.
- Setzt eine abgestimmte Protokollstandardisierung zwischen Teams für Reproduzierbarkeit voraus.
- Kann bei entsprechender Protokolloptimierung auf verschiedene Zelltypen und Gewebemodelle angewendet werden.
- Eingeschränkt durch den Bedarf an manueller Neukonfiguration zwischen statischen und Durchflussmodi.
