Op decellularisatie gebaseerde kwantificering van vetinfiltratie van skeletspieren
9 juni 2023
De huidige studie beschrijft op decellularisatie gebaseerde methodologieën voor het visualiseren en kwantificeren van intramusculair vetweefsel (IMAT) afzetting door middel van intact spiervolume, evenals het kwantificeren van statistieken van individuele adipocyten waaruit IMAT bestaat.
We zijn geïnteresseerd in overspraak tussen samentrekkende spieren en de adipocyten die zich vormen tussen spiervezels bij letsel en ziekte die intramusculair vetweefsel of IMAT wordt genoemd. Genetische manipulatie in cellen bij muizen is een krachtig hulpmiddel voor het mechanistisch ontleden van overspraak van vetspieren. Analyse van signalering via transcriptomics en proteomics identificeert mediatoren, en vervolgens kan op biomateriaal gebaseerde medicijnafgifte ingrijpen in deze routes.
Een van de belangrijkste uitdagingen is het isoleren en kwantificeren van IMAT-adipocyten. Vooral in kleine diermodellen wordt het IMAT-signaal weggespoeld door analyse van de hele spier, zoals transcriptomics of lipidomics, en het kwantificeren van IMAT door niet-invasieve beeldvorming lijdt aan een vergelijkbare uitwassing, aangezien de meeste voxels een mengsel van spier en IMAT bevatten. We hebben deze techniek die in dit artikel wordt beschreven onlangs gebruikt om aan te tonen dat IMAT de spiercontractiliteit direct schaadt.
Met nauwkeurige metingen van IMAT-afzetting toonden we aan dat het niet alleen contractiel materiaal vervangt, maar ook een contractie in de resterende droge spier belemmert. Dit protocol pakt uitdagingen aan bij het kwantificeren van IMAT. De huidige standaard voor het meten van IMAT bij kleine dieren is histologie met één sectie, wat geen uitgebreide of niet-invasieve beeldvorming is, wat duur is en een lage resolutie heeft.
We zijn van mening dat dit ons begrip van IMAT-spieroverspraak heeft beperkt. Deze techniek biedt een uitgebreide en goedkope methode voor het beoordelen van IMAT door middel van kwalitatieve visualisatie en kwantificering op meerdere schalen. We hopen dat de eenvoud van deze techniek meer onderzoekers zal aanmoedigen om IMAT in hun diermodellen te meten.
Deze techniek zal ook een nauwkeuriger hulpmiddel bieden voor de onderzoekers die geïnteresseerd zijn in IMAT om subtielere relaties tussen IMAT-adipocyten en andere cellen te ontdekken.
Overzicht
Deze studie richt zich op de interactie tussen samentrekkende spieren en intermusculair vetweefsel (IMAT), in het bijzonder de rol hiervan bij spierfunctiestoornissen bij letsel en ziekte. Het onderzoek introduceert een op decellularisatie gebaseerde methodologie om de afzetting van IMAT te visualiseren en te kwantificeren, en om parameters van individuele adipocyten te beoordelen.
Belangrijkste studiecomponenten
Onderzoeksgebied
- Spierbiologie
- Adipocytfunctie
- IMAT-karakterisering
Achtergrond
- IMAT vormt zich tussen spiervezels als reactie op letsel of ziekte.
- Traditionele methoden missen precisie en volledigheid.
- Het begrijpen van de dynamiek van IMAT is essentieel voor het verduidelijken van interacties tussen spier- en vetweefsel.
Gebruikte methoden
- Decellularisatietechnieken om spierweefsel voor te bereiden.
- Muismodellen voor het bestuderen van interacties tussen spier- en vetweefsel.
- Oil Red O (ORO)-kleuring en spectrophotometrische analyse voor het kwantificeren van vetmetrieken.
Belangrijkste resultaten
- Een methode ontwikkeld voor het nauwkeurig visualiseren en kwantificeren van IMAT.
- Aangetoond dat IMAT een negatieve invloed heeft op de spiercontractiliteit.
- Verbeterde beeldvormings- en kwantificatietechnieken maken diepere inzichten in de relaties tussen spieren en vetweefsel mogelijk.
Conclusies
- Deze studie biedt een uitgebreid instrument voor het beoordelen van IMAT.
- Verbetert het begrip van interacties tussen spier- en vetweefsel in verschillende biologische contexten.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de Industrie
Kwantitatieve beoordeling van intermusculair vetweefsel (IMAT) is een kritieke uitdaging in het onderzoek naar spierziekten, wat invloed heeft op de validatie van targets en het mechanistisch verminderen van risico's in de vroege ontdekkingsfase. Het protocol op basis van decellularisatie maakt een uitgebreide, reproduceerbare kwantificering van vetinfiltratie in skeletspieren mogelijk, waardoor de beperkingen van beeldvorming en histologie in kleine diermodellen worden overwonnen. Deze mogelijkheid ondersteunt het voorspellend vertrouwen in studies naar de interactie tussen spieren en vetweefsel en informeert risico-gecorrigeerde portfoliobeslissingen voor programma's gericht op metabole en neuromusculaire ziekten.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Maakt nauwkeurige kwantificering van IMAT mogelijk voor hypothese-gestuurde analyse van signaleringspaden tussen spieren en vetweefsel.
- Ondersteunt functionele validatie van targets door de IMAT-belasting te koppelen aan een verslechtering van de spiercontractiliteit.
- Faciliteert mechanistische risicoreductie door de effecten van IMAT te onderscheiden van andere pathologische kenmerken.
- Verbetert het voorspellend vertrouwen voor vroege triage van assets in pipelines voor spier- en metabole ziekten.
Screening & Assayontwikkeling
- Biedt een gestandaardiseerde workflow voor het prepareren en analyseren van intact spierweefsel op vetinfiltratie.
- Levert reproduceerbare, kwantitatieve resultaten die geschikt zijn voor assay-ontwikkeling en compound-screening.
- Maakt schaalbare, kosteneffectieve beoordeling van IMAT mogelijk over meerdere diermodellen of interventies.
- Ondersteunt de betrouwbare evaluatie van kandidaat-therapeutica die gericht zijn op interacties tussen spier- en vetweefsel.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Sluit aan bij translationele biomarkerstrategieën door toepassing mogelijk te maken op verschillende soorten en op menselijke biopten.
- Waarborgt continuïteit van ontdekking tot preklinische validatie door middel van robuuste IMAT-kwantificering.
- Ondersteunt risico-gecorrigeerde beslissingen voor de verdere ontwikkeling van therapieën gericht op vette infiltratie van spierweefsel.
- Verbetert de selectie en validatie van ziekterelevante modellen voor translationeel onderzoek.
Integratie van Pipeline & Workflow
Deze op decellularisatie gebaseerde kwantificeringsmethode integreert processen van vroege ontdekking tot preklinisch onderzoek, waardoor robuuste targetvalidatie en translationele continuïteit in programma's voor spierziekten mogelijk worden gemaakt.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing en pathway-verduidelijking door IMAT in intact spierweefsel te isoleren en te kwantificeren.
- Screening: Levert assay-klare, reproduceerbare en kwantitatieve IMAT-metingen voor de evaluatie van verbindingen.
- Analytics: Verschaft op absorbentie gebaseerde en uit beelden afgeleide metrieken voor vergelijking tussen condities en statistische analyse.
- Translational Research: Faciliteert afstemming met menselijke biopten en ziekterelateerde systemen, mits ondersteund door monsterbeschikbaarheid.
- Enterprise Reuse: Biedt een breed toepasbaar, kosteneffectief protocol dat aanpasbaar is voor verschillende soorten en spiertypen.
Operationele en bedrijfsmatige impact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen en vermindert mechanische ambiguïteit in onderzoek naar spier-vette weefsels.
- Operationele waarde: Standaardiseert de IMAT-kwantificering, waardoor de reproduceerbaarheid en schaalbaarheid over verschillende studies wordt verbeterd.
- Strategische waarde: Maakt betere go/no-go-beslissingen en kapitaalefficiëntie mogelijk door de functionele impact van IMAT te verduidelijken.
- Impact op portfolio: Ondersteunt de risico-gecorrigeerde prioritering en het verder ontwikkelen van assets voor spier- en metabole ziekten.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in weefselverwerking, decellularisatie en kwantitatieve beeldanalyse.
- Toegang tot standaard laboratoriumapparatuur, spectrofotometrie en beeldvormingsinfrastructuur is noodzakelijk.
- Vereist standaardisatie van monstervoorbereiding en analyseprotocollen tussen teams.
- Aanpasbaar aan diverse spiertypes en soorten, inclusief menselijke biopten, mits het protocol wordt geoptimaliseerd.
- Potentiële beperkingen omvatten handmatige correctiestappen bij de beeldanalyse en de noodzaak voor zorgvuldige kwaliteitscontrole.
Veelgestelde vragen over Biofarmacie
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:42
Decellularization of Skeletal Muscle
3:15
Intramuscular Adipose Tissue (IMAT) Visualization with Oil Red O Staining
6:29
Estimation of Total Lipid Volume from Decellularized Muscles by Lipid Extraction
7:23
Quantification of Intramuscular Adipose Tissue (IMAT) Lipid Droplet Metrics Using Confocal Imaging
