Преобразование статических барьерных моделей тканей в динамические микрофизиологические системы
16 февраля 2024 г.
Этот протокол описывает реконфигурируемую платформу клеточных культур на основе мембраны, которая объединяет формат открытой лунки с возможностями потока жидкости. Эта платформа совместима со стандартными протоколами и позволяет осуществлять обратимые переходы между режимами культивирования в открытых лунках и микрофлюидными культурами, удовлетворяя потребности как инженерных, так и бионаучных лабораторий.
Мы разрабатываем модульные микрофизиологические системы, которые имитируют барьерные ткани человека. Наша система уникальна тем, что она может быть перенастроена со статической культуры открытой скважины на систему с улучшенным потоком. Такая гибкость позволяет использовать платформу как в бионаучных, так и в инженерных лабораториях.
Мы представляем протокол для создания реконфигурируемой платформы открытой скважины с визуализацией культуры и образа жизни, усиленной потоком. Он совместим с обычными протоколами в области бионауки. Наша реконфигурируемая конструкция позволяет пользователям переключаться между режимами открытой скважины и микрофлюидным режимом во время эксперимента, а также позволяет пользователю выполнять каждый этап в удобном для него формате.
Обзор
В данном протоколе описывается переконфигурируемая платформа для культивирования клеток на основе мембраны, которая объединяет формат открытых лунок с возможностью подачи потока жидкости. Эта платформа совместима со стандартными протоколами и позволяет осуществлять обратимые переходы между режимами культивирования в открытых лунках и микрофлюидными режимами, отвечая потребностям как инженерных, так и биомедицинских лабораторий.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Клеточная биология
- Биоинженерия
Теоретические сведения
- Разработка модульных микрофизиологических систем.
- Ориентация на имитацию барьерных тканей человека.
- Важность гибкости систем культивирования.
- Совместимость с общепринятыми протоколами биологических исследований.
Цель исследования
- Создание реконфигурируемой платформы с открытыми лунками.
- Усовершенствование культуры за счет обеспечения возможности протока.
- Обеспечение возможности визуализации жизнедеятельности в ходе экспериментов.
Используемые методы
- Протокол создания реконфигурируемой платформы для культивирования.
- Интеграция методов культивирования с усиленным потоком.
- Использование режимов с открытыми лунками и микрофлюидных режимов.
- Применение стандартных биомедицинских протоколов.
Основные результаты
- Успешный переход между режимами культивирования в ходе экспериментов.
- Расширенные возможности визуализации с помощью новой платформы.
- Совместимость с существующими лабораторными методами.
Выводы
- Платформа обеспечивает гибкость в работе исследователей.
- Она отвечает потребностям как инженерных, так и биологических лабораторий.
- Потенциал для более широкого применения в области тканевой инженерии.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Динамические микрофизиологические системы, обеспечивающие возможность обратимого переключения между статическим режимом и режимом с усиленным потоком, устраняют критический пробел в моделировании барьерных тканей для поиска новых лекарственных средств. Эта реконфигурируемая платформа повышает прогностическую достоверность скрининга на ранних стадиях, обеспечивая совместимость как со стандартными протоколами в открытых лунках, так и с передовыми анализами на основе потока. Ее совместимость с традиционными рабочими процессами способствует более широкому внедрению и интеграции в конвейеры поисковых и трансляционных исследований.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранние этапы поиска и валидация мишени
- Позволяет исследовать функции барьерных тканей как в статических, так и в динамических условиях.
- Способствует снижению механистических рисков за счет обеспечения контролируемого воздействия физиологического напряжения сдвига.
- Облегчает функциональную валидацию мишеней в моделях тканей, релевантных конкретным заболеваниям.
Скрининг и разработка метода анализа
- Позволяет подготавливать валидированные эндотелиальные монослои для скрининга соединений как в режиме открытых лунок, так и в режиме потока.
- Обеспечивает воспроизводимость и стандартизацию анализа за счет совместимости с установленными протоколами.
- Обеспечивает получение количественных данных, таких как изменения экспрессии генов в ответ на поток.
Трансляционные и доклинические исследования
- Приводит модели барьерных функций in vitro в соответствие с физиологическими условиями, характерными для тканей человека.
- Поддерживает трансляционные исследования биомаркеров, обеспечивая возможность динамической модуляции экспериментальных условий.
- Обеспечивает преемственность этапов от первичного поиска до доклинической валидации в исследованиях барьерных тканей.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данная платформа связывает этапы первичного поиска, разработки анализов и трансляционных исследований, обеспечивая возможность гибкого моделирования барьерных тканей как в статических условиях, так и в условиях потока.
- Открывающая биология: Облегчает проверку гипотез о целостности барьера и клеточном ответе на напряжение сдвига.
- Скрининг: Обеспечивает воспроизводимые количественные анализы для оценки соединений в физиологически релевантных форматах.
- Аналитика: Позволяет измерять экспрессию генов и выравнивание клеток в качестве функциональных показателей.
- Трансляционные исследования: Связывают результаты in vitro с доклиническими моделями за счет имитации динамической среды тканей.
- Корпоративное использование: Предлагает модульную реконфигурируемую систему, адаптируемую к различным рабочим процессам НИОКР.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает точность прогнозирования и снижает механистическую неопределенность в исследованиях барьерных тканей.
- Операционная ценность: улучшает стандартизацию, воспроизводимость и масштабируемость в различных исследовательских группах.
- Стратегическая ценность: оптимизирует принятие решений о продолжении или прекращении разработок (go/no-go) и эффективность использования капитала за счет получения надежных данных на ранних этапах.
- Влияние на портфель: способствует приоритизации с учетом рисков и продвижению программ, направленных на воздействие на барьерные функции.
Особенности реализации
- Требуется опыт работы с культурами клеток и сборкой микрофлюидных систем.
- Необходим доступ к стандартному лабораторному оборудованию и платформам для визуализации.
- Требуется согласованность действий между командами по стандартизации протокола для обеспечения воспроизводимости.
- Метод adaptable к различным типам клеток и моделям тканей при оптимизации протокола.
- Возможности ограничены необходимостью ручной перенастройки при переходе от статического режима к режиму потока.
