Utilizzo della piattaforma tissutale barriera MicroSiM (μSiM) per la modellazione della barriera emato-encefalica
12 gennaio 2024
Questo rapporto fornisce protocolli per l'assemblaggio, la coltura cellulare e i saggi sulla piattaforma μSiM per la costruzione di modelli di barriera emato-encefalica.
Stiamo sviluppando un modello GI tissutale della barriera emato-encefalica per comprendere l'impatto della sepsi sul cervello e il contributo dei fattori trasmissibili per via ematica. Utilizzo di cellule staminali pluripotenti indotte dall'uomo. Abbiamo in programma di valutare il contributo dei fattori genetici alla suscettibilità di alcune popolazioni di pazienti.
Le attuali sfide sperimentali all'interno della comunità dei chip tissutali sono la riproducibilità dei risultati e l'adozione di tecniche da parte di laboratori esterni. I design unici dei chip tissutali, i piccoli volumi all'interno dei chip tissutali e la mancanza di saggi funzionali standard contribuiscono a queste sfide e spesso limitano gli utenti ai test basati sulla fluorescenza come output primario. I dispositivi Micro simm offrono modularità per una modellazione in vitro versatile, una superficie leggera in vetro ideale per l'imaging lifestyle ad alta risoluzione e una nanomembrana ultra syn 100 nanometri altamente prodotta, che garantisce diafonia solubile senza soluzione di continuità e saggi di permeabilità precisi.
Con il micro simm, abbiamo visto che specifici tipi di cellule tendono a produrre più proteine della matrice che forniscono un'impalcatura di supporto intorno ai vasi sanguigni cerebrali. Ora possiamo chiederci se l'infiammazione induce queste stesse cellule a rafforzare o rompere le loro matrici, alterando così l'integrità della barriera. In futuro, aggiungeremo un altro compartimento al modello con cellule verdi come astrociti e microglia per studiare come queste cellule interagiscono con la barriera emato-encefalica in caso di infiammazione sistemica come la sepsi.
Abbiamo anche in programma di indagare ulteriori cause di infiammazione sistemica come il delirio postoperatorio, sovrapposto alla demenza.
Panoramica
Questo studio sviluppa un modello di chip tissutale della barriera ematoencefalica per indagare gli effetti della sepsi sulla funzione cerebrale. Utilizzando cellule staminali pluripotenti indotte umane, la ricerca mira a valutare i fattori genetici che influenzano la suscettibilità del paziente.
Componenti Chiave dello Studio
Ambito Scientifico
- Neuroscienze
- Biologia cellulare
- Ingegneria tissutale
Sfondo
- Comprendere la barriera ematoencefalica è fondamentale per lo studio delle condizioni neurologiche.
- Le sfide attuali includono la riproducibilità e la standardizzazione nella tecnologia dei chip tessutali.
- I dispositivi MicroSIM offrono soluzioni innovative per la modellizzazione in vitro.
- L'impatto dell'infiammazione sull'integrità della barriera rappresenta un ambito chiave di indagine.
Scopo dello studio
- Creare un modello affidabile per lo studio della dinamica della barriera ematoencefalica.
- Esplorare come l'infiammazione sistemica influisce sulla salute cerebrale.
- Valutare il ruolo di diversi tipi cellulari nel mantenimento dell'integrità della barriera.
Metodi Utilizzati
- Assemblaggio di dispositivi microSIM per la coltura cellulare.
- Protocolli di semina e incubazione per cellule endoteliali.
- Tecniche di immunomarcatura per la visualizzazione delle interazioni cellulari.
- Microscopia confocale per l'acquisizione di immagini e l'analisi delle proprietà di barriera.
Risultati principali
- I dispositivi MicroSIM hanno dimostrato condizioni efficaci per la coltura cellulare.
- È stato dimostrato che l'infiammazione altera la produzione di proteine della matrice.
- Sono state identificate densità di semina ottimali per una co-coltura efficace.
- Sono stati osservati strati cellulari distinti, indicando uno sviluppo riuscito del modello.
Conclusioni
- La piattaforma microSIM è uno strumento promettente per lo studio della barriera emato-encefalica.
- Studi futuri amplieranno il modello includendo astrociti e microglia.
- Questa ricerca potrebbe portare a una migliore comprensione degli effetti dell'infiammazione sistemica sul cervello.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale per Dirigenti
La piattaforma tissutale di barriera microSiM (µSiM) consente una modellizzazione avanzata della barriera emato-encefalica (BBB) mediante imaging cellulare in tempo reale e valutazione quantitativa diretta della permeabilità. Questa capacità affronta le sfide legate alla riproducibilità e alla standardizzazione nella ricerca preclinica sulla BBB, sostenendo la previsione nell'individuazione di farmaci per il sistema nervoso centrale e la riduzione dei rischi meccanicistici. La compatibilità della piattaforma sia con cellule primarie che derivate da hiPSC ne fa un'asset riutilizzabile per portafogli di neuroscienze traslazionali.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Bersaglio
- Permette l'analisi dell'integrità della barriera ematoencefalica e delle interazioni cellulari in condizioni rilevanti per la patologia.
- Consente la riduzione del rischio meccanicistico permettendo la valutazione diretta della dinamica delle proteine della matrice e della funzione della barriera.
- Facilita la validazione funzionale del bersaglio mediante saggi quantitativi di permeabilità e letture di immunofluorescenza.
Sviluppo di screening e saggi
- Fornisce un sistema standardizzato e modulare per l'allestimento riproducibile di modelli della BEE in diversi laboratori.
- Fornisce output quantitativi per la permeabilità e l'immunomarcatura, supportando lo sviluppo e l'ottimizzazione dei saggi.
- Permette l'acquisizione di immagini ad alta risoluzione e la lettura diretta senza estrazione della membrana, semplificando l'integrazione nel flusso di lavoro.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Modella la BHE umana utilizzando sia cellule primarie sia cellule derivate da iPSC umani, migliorando la rilevanza per le malattie e la continuità traslazionale.
- Permette l'indagine di fattori genetici e infiammatori che influenzano la funzione della BHE, favorendo l'allineamento dei biomarcatori.
- Facilita decisioni di avanzamento con valutazione del rischio fornendo dati robusti e riproducibili sulla funzione della barriera.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
La piattaforma microSiM si adatta dalla fase iniziale di scoperta fino alla validazione preclinica, consentendo la verifica delle ipotesi, lo sviluppo di saggi e la ricerca traslazionale nei percorsi farmacologici per il sistema nervoso centrale.
- Biologia della scoperta: Supporta studi meccanicistici sull'integrità della barriera ematoencefalica, sul rimodellamento della matrice e sulle interazioni cellulari in condizioni di perturbazioni infiammatorie o genetiche.
- Screening: Fornisce output riproducibili e quantitativi di permeabilità e immunofluorescenza per la valutazione di composti.
- Analisi: Permette la misurazione diretta della funzione della barriera e dell'integrità dello strato cellulare, favorendo confronti tra diverse condizioni.
- Ricerca traslazionale: Si allinea ai modelli di malattia umana sfruttando colture cellulari miste derivate da iPSC umane e cellule primarie.
- Riutilizzo aziendale: Offre una piattaforma modulare e standardizzata adattabile a diverse esigenze di ricerca e screening sulla barriera ematoencefalica.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva e riduce l'ambiguità meccanicistica negli studi sulla barriera ematoencefalica.
- Valore operativo: Migliora la riproducibilità, la standardizzazione e la scalabilità tra diversi gruppi di ricerca.
- Valore strategico: Migliora le decisioni di avanzamento o interruzione e l'efficienza del capitale fornendo dati robusti e quantitativi.
- Impatto sul portafoglio: Supporta la priorizzazione e lo sviluppo di asset mirati al sistema nervoso centrale con un adeguamento del rischio.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze nella coltura cellulare, nell'immunomarcatura e nell'analisi confocale.
- Necessita dell'accesso a dispositivi microSiM, infrastrutture di biosicurezza e strumentazione analitica.
- Richiede una standardizzazione tra gruppi di lavoro per saggi di permeabilità e di imaging riproducibili.
- Adattabile sia a modelli cellulari primari che derivati da iPSC umane, per una maggiore applicabilità.
- Dipende da un'attenta ottimizzazione delle densità di semina e delle durate della coltura per la maturazione della barriera.
