Ex Vivo Plazenta-Explantat-Flow-Kultur - Nachahmung der dynamischen Bedingungen in utero
8. September 2023
Hier ist ein Protokoll für die Kultivierung von Plazenta-Explantaten unter konstanten Flussbedingungen. Dieser Ansatz verbessert traditionelle statische Zottenkultursysteme, indem er die Replikation dynamischer physiologischer Umgebungen ermöglicht.
Wir versuchen herauszufinden, warum manche schwangere Frauen eine Präeklampsie entwickeln und andere nicht. Dieses schwangerschaftsspezifische Syndrom verursacht Bluthochdruck und Proteinurie der Mutter und kann zum Tod von Mutter und Kind führen. Mit unserer translationalen Forschung hoffen wir, die plazentaren Ursachen zu identifizieren, die zu den mütterlichen Symptomen führen.
In jüngster Zeit wurden Einzelzell-RNA-Sequenzierungsansätze verwendet, um Unterschiede zwischen gesunden und präeklamptischen Plazenten zu identifizieren. Jetzt ist es an der Zeit, diese Daten mit den ursprünglichen Geweben zu verknüpfen. Deshalb nutzen wir räumliche Histologie und Institutssequenzierung, um Veränderungen auf Einzelzellebene zu identifizieren.
Die individuelle Komplexität der geometrischen Struktur der Plazenta stellt eine Herausforderung dar, um die exakte Strömungsgeschwindigkeit und Scherspannung für eine gegebene Plazentazotte zu bestimmen. Mit dem Einsatz dieses Durchflusskultursystems kann die Bedeutung der Scherkraft für die biologischen Funktionen von Plazentagewebe adressiert und untersucht werden.
Übersicht
In diesem Artikel wird ein Protokoll zur Kultivierung von Plazenta-Explantaten unter konstanten Durchflussbedingungen vorgestellt, das die herkömmlichen statischen Kultursysteme verbessert. Das Verfahren zielt darauf ab, dynamische physiologische Umgebungen nachzubilden, um eine bessere Analyse von Plazentagewebe zu ermöglichen.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Biologie
- Fortpflanzungsgesundheit
Hintergrund
- Präeklampsie ist ein schwangerschaftsspezifisches Syndrom, das die Gesundheit der Mutter beeinträchtigt.
- Das Verständnis der plazentaren Ursachen der Präeklampsie ist entscheidend für das Wohlergehen von Mutter und Fetus.
- Mittels Einzelzell-RNA-Sequenzierung wurden Unterschiede zwischen gesunden und präeklamptischen Plazenten aufgezeigt.
- Die Verknüpfung transkriptomischer Daten mit der Gewebeanalyse ist für ein umfassendes Verständnis unerlässlich.
Zweck der Studie
- Um die plazentabedingten Ursachen von Präeklampsie-Symptomen zu identifizieren.
- Um die Auswirkungen von Scherkräften auf die Funktionen des Plazentagewebes zu untersuchen.
- Um Durchfluss-Kultursysteme zur Verbesserung der Analyse der Gewebeintegrität zu nutzen.
Verwendete Methoden
- Entfernte Plazentaproben wurden in einem Durchflusssystem kultiviert.
- Immunhistochemische Färbungen wurden zur Beurteilung der Gewebestruktur durchgeführt.
- Die Hämatoxylin- und Eosin-Färbung diente der Bewertung der Gewebeintegrität.
- Die Durchflusskulturbedingungen wurden im Zeitverlauf mit statischen Kulturbedingungen verglichen.
Hauptergebnisse
- Unter Fließkultur gezüchtete Explantate wiesen eine bessere morphologische Integrität auf als statische Kulturen.
- Statische Kulturen zeigten im Zeitverlauf einen Abbau der zytoskelettalen Struktur.
- Eine deutliche Organisation der Endothelzellen wurde in frischem Gewebe und in unter Fließkultur gezüchteten Geweben beobachtet.
- Teilweiser Ablösen von Syncytiotrophoblast-Fragmenten trat in Fließkulturen nach 48 Stunden auf.
Schlussfolgerungen
- Flusskultursysteme eignen sich gut zur Aufrechterhaltung der Integrität von Plazentagewebe.
- Schubspannungen spielen eine bedeutende Rolle bei der Funktion von Plazentagewebe.
- Weitere Studien sind erforderlich, um die Auswirkungen für die Präeklampsie-Forschung zu untersuchen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die dynamische ex vivo Plazenta-Explantat-Flusskultur schließt eine entscheidende Lücke bei der Modellierung des physiologischen Milieus der materno-fetalen Grenzfläche und ermöglicht prädiktivere sowie translationsrelevantere Gewebestudien. Dieses System erhöht die Genauigkeit präklinischer Modelle für die Plazentabiologie und unterstützt die mechanistische Risikominderung sowie die Validierung von Zielstrukturen in der Forschung zur Gesundheit von Mutter und Fetus. Eine verbesserte Erhaltung der Gewebemorphologie unter Flussbedingungen stärkt das Vertrauen in nachgeschaltete Biomarker- und Signalweganalysen, die für Schwangerschaftskomplikationen wie Präeklampsie relevant sind.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die Untersuchung der Reaktionen von Plazentagewebe unter physiologisch relevanter Scherbelastung.
- Ermöglicht die funktionelle Validierung von Zielstrukturen, die in Signalwegen mütterlicher und fetaler Erkrankungen involviert sind.
- Unterstützt die mechanistische Risikominderung, indem transkriptomische Daten mit phänotypischen Gewebeveränderungen verknüpft werden.
Screening und Assay-Entwicklung
- Bietet eine reproduzierbare Plattform zur quantitativen Beurteilung der Gewebeintegrität und zellulären Organisation.
- Verbessert die Standardisierung von Assays, indem konsistente Sauerstoff- und Durchflussbedingungen über alle Explantate hinweg aufrechterhalten werden.
- Ermöglicht eine zuverlässige Bewertung von Testinterventionen in einem dynamischen, krankheitsrelevanten System.
Translationale und präklinische Forschung
- Verknüpft ex vivo-Befunde mit der in vivo-Plazentabiologie zur translationellen Biomarker-Entdeckung.
- Ermöglicht Kontinuität von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung in Pipelines zur maternal-fetalen Gesundheit.
- Reduziert biologische Uneindeutigkeit in präklinischen Modellen plazentarer Dysfunktion.
Pipeline- und Workflow-Integration
Diese Durchflusskultur-Methode schließt die Lücke zwischen der frühen Entdeckung und der präklinischen Forschung, indem sie eine physiologisch relevante Plattform für die Hypothesenprüfung und Zielvalidierung an der materno-fetalen Grenzfläche bereitstellt.
- Entdeckungsbiologie: Ermöglicht die Untersuchung der Auswirkungen von Scherkräften auf die Funktion und Integrität von Plazentagewebe.
- Screening: Liefert reproduzierbare, quantitative Aussagen zur Gewebemorphologie und zellulären Organisation.
- Analytik: Unterstützt den vergleichenden Analysen von statischen Bedingungen gegenüber Strömungsbedingungen anhand immunhistochemischer und histologischer Ergebnisse.
- Translationale Forschung: Erleichtert die Abstimmung von ex-vivo-Befunden mit klinischen Beobachtungen bei Präeklampsie und verwandten Erkrankungen.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Plattform für vielfältige Forschungsinitiativen zur Gesundheit von Mutter und Kind.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit bei Plazentagewebemodellen und verringert mechanistische Unsicherheiten.
- Operationaler Wert: Verbessert die Reproduzierbarkeit und Standardisierung von Explantatkultur-Arbeitsabläufen.
- Strategischer Wert: Verbessert die Entscheidungsfindung bei der Zielverfolgung und risikoadjustierten Weiterentwicklung in Programmen zur Gesundheit von Mutter und Kind.
- Portfolio-Implikation: Unterstützt die risikoadjustierte Weiterentwicklung von Kandidaten, indem belastbare, physiologisch relevante Daten bereitgestellt werden.
Umsetzungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in der Dissektion von Plazentagewebe und in ex vivo-Kultivierungstechniken.
- Benötigt Zugang zu Durchflusskammern, peristaltischen Pumpen und einer Infrastruktur zur kontrollierten Sauerstoffversorgung.
- Setzt eine standardisierte Vorgehensweise bei der Gewebepräparation und analytischen Protokollen über mehrere Arbeitsgruppen hinweg voraus.
- Kann Anpassungen für unterschiedliche Plazenta- oder materno-fetale Modellsysteme erfordern.
- Zu den Einschränkungen zählt die Komplexität bei der Nachbildung exakter in-vivo-Strömungsgeschwindigkeiten und Scherkräfte.
