使用 MicroSiM （μSiM） 屏障组织平台对血脑屏障进行建模
2024年1月12日
本报告提供了在μSiM平台上组装、细胞培养和检测的方案，用于构建血脑屏障模型。
我们正在开发血脑屏障的组织胃肠道模型，以了解脓毒症对大脑的影响以及血源性因素的贡献。使用人诱导的多能干细胞。我们计划评估遗传因素对某些患者群体易感性的贡献。
目前组织芯片界的实验挑战是结果的可重复性和外部实验室对技术的采用。独特的组织芯片设计、组织芯片中的小体积以及缺乏标准功能检测都导致了这些挑战，并且通常限制用户将基于荧光的检测作为其主要输出。Micro Simm 设备提供模块化，用于多功能体外建模，玻璃光表面非常适合高分辨率生活方式成像和 ultra syn 100 纳米、高产量纳米膜，确保无缝的可溶因子串扰和精确的渗透性测定。
通过micro simm，我们已经看到特定的细胞类型倾向于产生更多的基质蛋白，这些基质蛋白在脑血管周围提供支撑支架。现在我们可以问，炎症是否会导致这些相同的细胞加强或分解它们的基质，从而改变屏障的完整性。将来，我们将在模型中添加另一个带有绿细胞（如星形胶质细胞和小胶质细胞）的隔室，以研究这些细胞在败血症等全身炎症的情况下如何与血脑屏障相互作用。
我们还计划调查全身炎症的其他原因，如术后谵妄，叠加在痴呆上。
概述
本研究开发了一种血脑屏障的组织芯片模型，以探究脓毒症对脑功能的影响。该研究利用人类诱导性多能干细胞，旨在评估影响患者易感性的遗传因素。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 细胞生物学
- 组织工程
背景
- 理解血脑屏障对于研究神经系统疾病至关重要。
- 当前组织芯片技术面临的挑战包括可重复性和标准化问题。
- MicroSIM装置为体外建模提供了创新解决方案。
- 炎症对屏障完整性的影晌是研究的关键领域之一。
研究目的
- 建立一个可靠的模型，用于研究血脑屏障的动态变化。
- 探讨全身性炎症如何影响脑健康。
- 评估不同类型细胞在维持屏障完整性中的作用。
使用的方法
- 用于细胞培养的微SIM装置的组装。
- 内皮细胞的接种与培养方案。
- 用于可视化细胞相互作用的免疫荧光染色技术。
- 共聚焦显微镜成像及屏障特性的分析。
主要结果
- MicroSIM 装置表现出有效的细胞培养条件。
- 炎症被证实会改变基质蛋白的产生。
- 已确定有效共培养的最佳接种密度。
- 观察到明显的细胞层，表明模型构建成功。
结论
- microSIM 平台是研究血脑屏障的一种有前景的工具。
- 未来的研究将扩展该模型，以包含星形胶质细胞和小胶质细胞。
- 这项研究可能有助于更好地理解全身性炎症对大脑的影响。
常见问题
行业重要性概述
microSiM（µSiM）屏障组织平台可实现血脑屏障（BBB）的高级建模，支持活细胞成像以及直接定量评估通透性。该功能解决了临床前BBB研究中的可重复性和标准化难题，有助于提高中枢神经系统药物发现的预测可信度，并降低机制相关风险。该平台兼容原代细胞和hiPSC来源的细胞，可作为转化神经科学研究项目的可重复使用资源。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 可在与疾病相关的条件下检测血脑屏障完整性及细胞间相互作用。
- 通过直接评估基质蛋白动态变化和屏障功能，支持作用机制的降风险研究。
- 借助定量通透性检测和免疫荧光读数，实现功能靶点的验证。
筛选与检测方法开发
- 提供标准化、模块化的系统，可在不同实验室间实现可重复的血脑屏障模型构建。
- 提供通透性和免疫染色的定量输出结果，支持检测方法的开发与优化。
- 支持高分辨率成像且无需取出膜即可直接读取结果，简化工作流程整合。
转化与临床前研究
- 利用原代细胞和hiPSC来源的细胞构建人源血脑屏障模型，增强疾病相关性和转化连续性。
- 可研究影响血脑屏障功能的遗传和炎症因素，支持生物标志物的匹配分析。
- 通过提供可靠且可重复的屏障功能数据，促进基于风险评估的推进决策。
流程与工作流整合
microSiM 平台适用于从早期发现到临床前验证的全过程，能够在中枢神经系统药物研发管线中实现假设验证、检测方法开发和转化研究。
- 发现生物学：支持在炎症或遗传干扰条件下对血脑屏障完整性、基质重塑及细胞间串扰的机制研究。
- 筛选：提供可重复、定量的通透性和免疫荧光输出结果，用于化合物评估。
- 分析：实现对屏障功能和细胞层完整性的直接测量，支持不同条件间的比较。
- 转化研究：通过利用人诱导性多能干细胞（hiPSC）来源细胞与原代细胞的共培养，与人类疾病模型相契合。
- 企业级复用：提供模块化、标准化的平台，可适应多种血脑屏障研究与筛选需求。
运营与企业影响
- 科学价值：提高血脑屏障研究的预测可信度，降低机制上的模糊性。
- 操作价值：增强不同研究团队之间的可重复性、标准化和可扩展性。
- 战略价值：通过提供可靠且定量的数据，优化决策流程，提升资本使用效率。
- 项目组合影响：支持基于风险调整的中枢神经系统靶向资产优先排序与推进。
实施注意事项
- 需要具备细胞培养、免疫染色和共聚焦成像方面的专业知识。
- 需要能够使用微SiM装置、生物安全设施以及分析仪器。
- 要求跨团队标准化操作，以确保通透性检测和成像实验的可重复性。
- 可适用于原代细胞和hiPSC来源的细胞模型，应用范围更广。
- 依赖于对接种密度和培养时间的精细优化，以促进屏障的成熟。
