نظام نموذج الأمعاء الأساسي ثلاثي الأبعاد (3D) مع مكون مناعي
سبتمبر 1, 2023
هنا نصف بناء نظام نموذج خط الخلايا المعوية الأساسي ثلاثي الأبعاد (3D) وبروتوكول تضمين البارافين للتقييم المجهري الضوئي لمكافئات الأمعاء الثابتة. يسمح تلطيخ البروتينات المختارة بتحليل معلمات بصرية متعددة من تجربة واحدة للاستخدام المحتمل في دراسات فحص الأدوية قبل السريرية.
نطاق العمل هو استخدام هذه النماذج ثلاثية الأبعاد لخط الخلايا البشرية في المختبر للتحقيق في حقيقة المركبات المفيدة والمفيدة على الأنسجة المعوية. يمكن استخدام النماذج لمزيد من فهم البحث وأيضا كنموذج أساسي للدواء. باستخدام المركبات المشتقة من النباتات ، السبيرميدين والأوجينول ، بشكل منفصل ومعا في شكل مكمل ، نقيس الزيادات المفيدة في الالتهام الذاتي وانخفاض الالتهاب باستخدام هذه النماذج.
ثم سنتمكن أيضا من إظهار التأثير الضار المحتمل للجلوتين المستخرج من بعض أنواع القمح على الأنسجة المعوية. نحن نستخدم حاليا نظاما في المختبر بأسعار اقتصادية وموحدة وقابلة للتكرار بسهولة والتي تعكس بشكل أفضل فسيولوجيا الأمعاء البشرية كبديل للنماذج الحيوانية. نظرا لأننا نستخدم أيضا خط الخلايا البشرية التجارية بدلا من الخلايا المشتقة من النباتات ، فإن استجابات الدراسة تنطبق بشكل أكبر على عامة السكان.
يعتمد البروتوكول بالكامل على استخدام خطوط مختلفة. هذا يجعل النموذج الأكثر توحيدا وقابلية للتكرار. علاوة على ذلك ، فإن الزراعة المتزامنة لخطوط الخلايا المختلفة ، والخلايا المعوية ، والخلايا الليفية ، وخلايا الجهاز المناعي ، تسمح باستجابات خلوية أقرب إلى ما يحدث في المريض.
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة نظام نموذج لخط خلايا معوية ثلاثي الأبعاد (3D) لاستقصاء تأثيرات مركبات مختلفة على صحة الأمعاء. وباستخدام هذا النموذج، أثبت الباحثون أن المركبات المشتقة من النباتات مثل spermidine و eugenol يمكن أن تعزز العمليات الخلوية المفيدة، بينما قد يسبب الجلوتين المستخلص من أصناف معينة من القمح ضرراً للأنسجة المعوية.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال البحث
- بيولوجيا الخلية
- صحة الأمعاء وأمراضها
- فحص العقاقير
خلفية علمية
- الحاجة إلى تحسين الأنظمة المختبرية (in vitro) التي تعكس الفسيولوجيا البشرية.
- التحديات المرتبطة بنماذج الحيوانات التقليدية.
- أهمية وجود نماذج معيارية وقابلة للتكرار.
الطرق المستخدمة
- الاستزراع المشترك ثلاثي الأبعاد لخطوط خلوية من الخلايا المعوية، والخلايا الليفية، والخلايا المناعية.
- تقييم الاستجابات الخلوية للعلاجات.
- التضمين في البارافين للتحليل النسيجي.
النتائج الرئيسية
- زيادة الالتهام الذاتي والالتهاب عند استخدام المركبات النباتية.
- نقص سُمك الطبقة الظهارية واختلال الطبقة الخلوية الأحادية مع المحتوى العالي من الغلوتين.
- تنشيط وتمايز الخلايا الوحيدة عند التعرض للغلوتين.
الاستنتاجات
- توفر هذه الدراسة نموذجاً موثوقاً في المختبر (in vitro) لاستقصاء الاستجابات المعوية للمكونات الغذائية.
- تعد هذه النتائج ذات صلة بفهم تأثيرات النظام الغذائي على صحة الأمعاء لدى البشر.
الأسئلة الشائعة
الأهمية الصناعية التنفيذية
تلبي النماذج المعوية ثلاثية الأبعاد التي تحتوي على مكونات مناعية الحاجة إلى أنظمة قابلة للتكرار وذات صلة فسيولوجية في مراحل اكتشاف الأدوية المبكرة وفحص السمية. يتيح هذا النموذج تقييماً كمياً لسلامة الحاجز المعوي، والتنشيط المناعي، واستجابات الأنسجة لكل من المركبات المفيدة والضارة، مما يعزز الثقة التنبؤية في التقييمات قبل السريرية. كما يسهل تصميمه الموحد القائم على الخلايا الاستمرارية الانتقالية ويقلل الاعتماد على النماذج الحيوانية، بما يتماشى مع أولويات البحث والتطوير في المؤسسات.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير الصيدلاني الحيوي
الاكتشاف المبكر والتحقق من الهدف
- يتيح استقصاء الفرضيات العلاجية المتعلقة بالتهاب الأمعاء ووظيفة الحاجز المعوي.
- يدعم الحد من المخاطر البيولوجية من خلال نمذجة التفاعلات المناعية الظهارية في نظام محكوم.
- يسهل التحقق الوظيفي من الأهداف من خلال قراءات قابلة للقياس لسلامة الظهارة والتنشيط المناعي.
- يوفر ثقة تنبؤية لفرز المركبات في محافظ المشاريع في مراحلها المبكرة.
الفحص وتطوير المقايسة
- يُعد أنظمة معوية ثلاثية الأبعاد (3D) مُصادق عليها لتدفقات عمل فحص المركبات اللاحقة.
- يُقدم مخرجات قياسية وقابلة للتكرار وكمية، مثل سمك الطبقة الأحادية والتعبير عن بروتين الموصلات المحكمة.
- يُمكّن من التقييم الموثوق لكل من العوامل المحفزة للالتهاب والعوامل المضادة للالتهاب.
- يدعم القابلية للتوسع وإعادة استخدام المنصة لمبادرات الفحص عالي الإنتاجية.
الأبحاث الانتقالية وما قبل السريرية
- يتوافق مع الآليات ذات الصلة بالمرض من خلال نمذجة الاستجابات المعوية بوساطة مناعية.
- يوفر استمرارية تبدأ من مرحلة الاكتشاف وصولاً إلى التحقق قبل السريري من سلامة الحاجز والتعديل المناعي.
- يتيح اتخاذ قرارات تطوير مدروسة المخاطر بناءً على نقاط نهاية قابلة للقياس وذات صلة بالترجمة السريرية.
- يدعم تقليل المخاطر الميكانيكية للمركبات التي تستهدف الالتهاب المعوي أو خلل وظيفة الحاجز.
تكامل مسار العمل والتدفق الإجرائي
يتكامل نظام نموذج الأمعاء ثلاثي الأبعاد هذا ضمن التسلسل الممتد من مرحلة الاكتشاف إلى المرحلة قبل السريرية، مما يدعم كلاً من التحقق من صحة الهدف وتحديد المركبات الواعدة التي تؤثر على صحة الأمعاء.
- بيولوجيا الاكتشاف: تسهل اختبار الفرضيات المتعلقة بالتفاعلات المناعية-الظهارية وتعطل الحاجز الخلوي.
- الفحص: توفر أنظمة قابلة للتكرار وجاهزة للمقايسة مع مخرجات نسيجية ومناعية كمية.
- التحليلات: تتيح قياس سمك الطبقة الأحادية، ومستويات بروتين الموصلات المحكمة، وتنشيط الخلايا المناعية للتحليل المقارن.
- الأبحاث الانتقالية: تضع نماذج للاستجابات ذات الصلة بالمرض، مما يدعم مواءمة المؤشرات الحيوية والاستمرارية في المرحلة ما قبل السريرية.
- إعادة الاستخدام المؤسسي: توفر منصة معيارية قابلة لإعادة الاستخدام لتقييم المركبات المتنوعة والدراسات الميكانيكية.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: تزيد من الثقة التنبؤية وتقلل من الغموض الميكانيكي في نمذجة أمراض الأمعاء.
- القيمة التشغيلية: توفر سير عمل قياسي وقابل للتكرار والتوسيع للفرق متعددة الوظائف.
- القيمة الاستراتيجية: تحسن عملية اتخاذ القرار بشأن المضي قدماً أو التوقف (go/no-go) وكفاءة رأس المال من خلال توفير بيانات قبل سريرية قوية.
- التأثير على المحفظة: تتيح تحديد الأولويات المعدلة حسب المخاطر والنهوض بالمرشحين الذين يستهدفون صحة الأمعاء.
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة في زراعة الخلايا ثلاثية الأبعاد (3D cell culture)، والكيمياء النسيجية المناعية، والتحليل الكمي للصور.
- يتطلب الوصول إلى مرافق زراعة الخلايا، ومعدات علم الأنسجة، والبنية التحتية التحليلية لتقدير كمية السيتوكينات والبروتينات.
- يتطلب توحيد البروتوكولات بين الفرق لضمان إمكانية تكرار النتائج وقابلية مقارنة البيانات.
- قابل للتكيف مع فئات مختلفة من المركبات، ولكن قد يتطلب تحسينًا لنماذج أمراض أو نقاط نهاية محددة.
- تشمل القيود تعقيد النموذج والاختلافات المحتملة عن استجابات الأنسجة البشرية في الجسم الحي (in vivo).
