Transformer des modèles de tissus de barrière statique en systèmes microphysiologiques dynamiques
16 février 2024
Ce protocole décrit une plate-forme de culture cellulaire reconfigurable à base de membranes qui intègre le format à puits ouvert avec des capacités d’écoulement de fluide. Cette plateforme est compatible avec les protocoles standard et permet des transitions réversibles entre les modes de culture à puits ouvert et microfluidique, répondant aux besoins des laboratoires d’ingénierie et de biosciences.
Nous développons des systèmes microphysiologiques modulaires qui imitent les tissus barrières humains. Notre système est unique car il peut être reconfiguré d’une culture statique à puits ouverts à un système amélioré par l’écoulement. Cette flexibilité permet à la plateforme d’être utilisée à la fois dans les laboratoires axés sur les biosciences et l’ingénierie.
Nous présentons un protocole pour créer une plate-forme à puits ouverts reconfigurable avec une imagerie de la culture et du mode de vie améliorée par flux. Il est compatible avec les protocoles de biosciences conventionnels. Notre conception reconfigurable permet aux utilisateurs de basculer entre le mode puits ouvert et le mode microfluidique au cours d’une expérience, et permet à l’utilisateur d’effectuer chaque étape en utilisant un format avec lequel il est à l’aise.
Aperçu
Ce protocole décrit une plateforme de culture cellulaire reconfigurable basée sur une membrane, qui intègre un format de puits ouverts avec des capacités d'écoulement de fluide. Cette plateforme est compatible avec les protocoles standards et permet des transitions réversibles entre les modes de culture en puits ouverts et en microfluidique, répondant ainsi aux besoins des laboratoires d'ingénierie et de biologie.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neurosciences
- Biologie cellulaire
- Bioingénierie
Contexte
- Développement de systèmes microphysiologiques modulaires.
- Accent mis sur la reproduction des tissus barrières humains.
- Importance de la flexibilité dans les systèmes de culture.
- Compatibilité avec les protocoles conventionnels de biologie.
Objectif de l'étude
- Créer une plateforme à puits ouverts reconfigurable.
- Améliorer la culture en ajoutant des capacités d'écoulement.
- Faciliter l'imagerie du mode de vie pendant les expériences.
Méthodes utilisées
- Protocole de création d'une plateforme de culture reconfigurable.
- Intégration de techniques de culture améliorées par écoulement.
- Utilisation des modes à puits ouverts et microfluidiques.
- Application de protocoles standards en biosciences.
Résultats principaux
- Transition réussie entre les modes de culture au cours des expériences.
- Capacités d'imagerie améliorées grâce à la nouvelle plateforme.
- Compatibilité avec les pratiques de laboratoire existantes.
Conclusions
- La plateforme offre une grande flexibilité aux chercheurs.
- Elle répond aux besoins des laboratoires d'ingénierie et de biosciences.
- Potentiel d'applications élargies en ingénierie tissulaire.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
Les systèmes microphysiologiques dynamiques qui permettent une commutation réversible entre des modes statiques et des modes améliorés par écoulement comblent une lacune critique dans la modélisation des tissus barrières pour la découverte de médicaments. Cette plateforme reconfigurable renforce la fiabilité prédictive lors du criblage en phase précoce en s'alignant à la fois sur les protocoles standards en puits ouverts et sur les tests avancés basés sur l'écoulement. Sa compatibilité avec les flux de travail conventionnels facilite une adoption plus large et une intégration dans les chaînes de recherche fondamentale et translationnelle.
Applications stratégiques en recherche et développement biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Permet l'analyse de la fonction des tissus barrières dans des conditions statiques et dynamiques.
- Permet une détection mécanistique des risques en autorisant une exposition contrôlée à un stress de cisaillement physiologique.
- Facilite la validation fonctionnelle de cibles dans des modèles de tissus pertinents pour la maladie.
Développement de tests et criblage
- Prépare des monocouches endothéliales validées pour le criblage de composés, en mode puits ouvert et en mode flux.
- Garantit la reproductibilité et la standardisation des tests en conservant la compatibilité avec les protocoles établis.
- Permet des lectures quantitatives telles que les variations d'expression génique en réponse au flux.
Recherche translationnelle et préclinique
- Aligne les modèles de barrière in vitro avec les conditions physiologiques pertinentes aux tissus humains.
- Facilite les études translationnelles de biomarqueurs en permettant une modulation dynamique des conditions expérimentales.
- Assure une continuité allant de la découverte précoce à la validation préclinique dans la recherche sur les tissus barrières.
Intégration du pipeline et du flux de travail
Cette plateforme relie la découverte précoce, le développement de tests et la recherche translationnelle en permettant une modélisation souple des tissus barrières dans des conditions statiques et sous écoulement.
- Biologie de la découverte : Facilite la vérification d'hypothèses sur l'intégrité de la barrière et la réponse cellulaire au stress de cisaillement.
- Écrans : Permet des tests reproductibles et quantitatifs pour l'évaluation de composés dans des formats physiologiquement pertinents.
- Analytique : Permet la mesure de l'expression génique et de l'alignement cellulaire comme paramètres fonctionnels.
- Recherche translationnelle : Relie les résultats in vitro à des modèles précliniques en imitant des environnements tissulaires dynamiques.
- Réutilisation en entreprise : Offre un système modulaire et reconfigurable, adaptable à divers flux de travail en recherche et développement.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique dans les études sur les tissus barrières.
- Valeur opérationnelle : Renforce la standardisation, la reproductibilité et la possibilité de passage à l'échelle entre équipes de recherche.
- Valeur stratégique : Améliore la prise de décision concernant la poursuite ou l'abandon de projets et l'efficacité du capital en permettant des données solides dès les premières étapes.
- Impact sur le portefeuille : Favorise la priorisation et l'avancement, ajustées au risque, des programmes ciblant les barrières.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en culture cellulaire et en assemblage de systèmes microfluidiques.
- Requiert un accès à des instruments de laboratoire standards et à des plateformes d'imagerie.
- Exige une harmonisation entre équipes sur la standardisation des protocoles pour assurer la reproductibilité.
- Adaptable à divers types cellulaires et modèles de tissus moyennant une optimisation du protocole.
- Limité par la nécessité d'une reconfiguration manuelle entre les modes statique et flux.
