Generierung von menschlichen Pankreasgewebeschnitten zur Untersuchung der endokrinen und exokrinen Pankreasphysiologie
15. März 2024
Dieses Protokoll beschreibt, wie menschliche Bauchspeicheldrüsenschnitte von verstorbenen Organspendern erzeugt werden, um die Zellfunktion unter nahezu physiologischen Bedingungen zu untersuchen. Dieser innovative Ansatz ermöglicht die Untersuchung normaler und strukturell geschädigter Inselzellen und des komplexen Zusammenspiels zwischen endokrinen und exokrinen Kompartimenten.
Unser Schwerpunkt liegt auf der Erforschung von Typ-1-Diabetes, wobei der Schwerpunkt auf Therapien liegt, die das Immunsystem regulieren und die Funktionen der Beta-/Alpha-Zellen wiederherstellen. Wir haben eine einzigartige Studienplattform mit lebenden menschlichen Bauchspeicheldrüsenschnitten aus Organspenden entwickelt, die die Forschung an isolierten Inselzellen ergänzt. Dieser Ansatz ermöglicht eine detaillierte Analyse lebenswichtiger zellulärer Interaktionen und Funktionen.
Unsere Zusammenarbeit mit einem Netzwerk für Pankreasorganspender bietet Ermittlern aus der Gemeinde Zugang zu Pankreasgewebeschnitten. Die Kultivierung dieser Scheiben stellt jedoch eine Herausforderung dar, da Verdauungsenzyme das Gewebe abbauen und die Lebensfähigkeit verringern können. Daher besteht ein dringender Bedarf, Kulturbedingungen zu schaffen, die sowohl die Lebensfähigkeit als auch eine physiologische Umgebung für genaue funktionelle Studien erhalten.
Unser Protokoll ermöglicht die Sammlung von funktionellen Daten über alle Zellen in der Bauchspeicheldrüse, so dass die Forscher es für eine Vielzahl von Studien verwenden können. Unser eigener Fokus liegt auf der Modellierung von Typ-1-Diabetes und der Bewertung von Wirkmechanismen von Medikamenten. Eine Schlüsselfrage für mich ist die Funktion von Alpha-Zellen und ihre Rolle bei Typ-1-Diabetes.
Unser Protokoll überwindet nicht nur den Survivor Bias, der mit isolierten Inselzellen verbunden ist, sondern erleichtert auch auf einzigartige Weise die Untersuchung von Immunzellen, die im Zusammenhang mit Typ-1-Diabetes von entscheidender Bedeutung sind. Durch die Untersuchung des gesamten Pankreasgewebes können wir Funktionen und Reaktionen beurteilen, die die In-vivo-Umgebung besser widerspiegeln. Wir sind bestrebt, Fortschritte auf der Plattform für Pankreasscheiben mit anderen zu teilen.
Unser Ziel ist es, durch nPOD die Zusammenarbeit zu fördern und eine effektivere Beantwortung kritischer Fragen zu ermöglichen. Durch die Modellierung von Krankheitsmechanismen und die Erprobung potenzieller therapeutischer Medikamente wollen wir einen wesentlichen Beitrag zur Weiterentwicklung neuartiger Therapien leisten.
Übersicht
Diese Studie konzentriert sich auf die Forschung zum Typ-1-Diabetes und nutzt lebende menschliche Pankreas-Schnitte aus Organ spendenden Spendern, um zelluläre Wechselwirkungen und Funktionen unter nahezu physiologischen Bedingungen zu untersuchen. Der innovative Ansatz ermöglicht eine detaillierte Analyse sowohl normaler als auch strukturell geschädigter Pankreasinseln und berücksichtigt dabei entscheidende Wechselwirkungen von Immunzellen, die für die Diabetesforschung von Bedeutung sind.
Wesentliche Studienkomponenten
Forschungsbereich
- Behandlung des Typ-1-Diabetes
- Zelluläre Interaktionen bei Diabetes
- Lebensfähigkeit von Pankreasgewebe
Hintergrund
- Herausforderungen bei der Isolierung von Pankreasinseln
- Bedeutung der Untersuchung von gesamtem Pankreasgewebe
- Erfordernis zur Aufrechterhaltung der Gewebeviabilität in der Kultur
Verwendete Methoden
- Vorbereitung von menschlichen Pankreasproben von Organspendern
- Vibratomschneiden und Gewebegewebetests zur Bestimmung der Gewebeviabilität
- Abbildende Verfahren zur Beurteilung zellulärer Funktionen
Hauptergebnisse
- Erfolgreiche Aufrechterhaltung einer Viabilität von 80–90 % frisch geschnittener Pankreasgewebe
- Identifizierung zentraler Funktionen von Alpha-Zellen bei Typ-1-Diabetes
- Erleichterung der Untersuchung von Immunzellantworten im Pankreas
Schlussfolgerungen
- Die Studie zeigt ein wirksames Modell für die Forschung zum Typ-1-Diabetes unter Verwendung von Pankreasschnitten.
- Die Ergebnisse tragen zu einem besseren Verständnis der Krankheitsmechanismen und potenzieller therapeutischer Maßnahmen bei.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Plattformen mit menschlichen Gewebeschnitten der Bauchspeicheldrüse ermöglichen die direkte Untersuchung von Wechselwirkungen zwischen endokrinen und exokrinen Zellen in einem physiologisch relevanten Kontext und überwinden damit die Einschränkungen isolierter Inselmodell-Systeme. Dieser Ansatz erhöht die Vorhersagesicherheit bei der Zielstrukturbestätigung und der mechanistischen Risikominimierung in Diabetes-Forschungspipelines. Die Integration funktioneller Messungen am Gesamtgewebe unterstützt risikoadjustierte Portfolioentscheidungen für Therapieprogramme in frühen Entwicklungsstadien, die auf die Biologie der Bauchspeicheldrüse abzielen.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die Untersuchung krankheitsrelevanter Mechanismen in intaktem menschlichem Pankreasgewebe.
- Ermöglicht die funktionelle Validierung endokriner und exokriner Zielstrukturen unter nahezu physiologischen Bedingungen.
- Erleichtert die mechanistische Risikominderung durch Modellierung immunologischer und zellulärer Interaktionen, die für Diabetes relevant sind.
- Verbessert die Vorhersagesicherheit bei der Weiterentwicklung von Kandidatenzielen und Signalwegen.
Screening und Assay-Entwicklung
- Bietet eine validierte Plattform für dynamische Hormonsekretions- und Live-Cell-Imaging-Assays.
- Ermöglicht die quantitative Beurteilung der Gewebeviabilität und funktioneller Antworten auf Stimuli.
- Unterstützt reproduzierbare und skalierbare Arbeitsabläufe zur Verbindungsbewertung im Kontext menschlichen Gewebes.
- Ermöglicht die Herstellung standardisierter biologischer Systeme für nachgeschaltete Screening- und Mechanismusstudien.
Translationale und präklinische Forschung
- Bringt präklinische Modelle mit der Biologie menschlicher Erkrankungen in Einklang, um translationsbasierte Biomarker zu entwickeln.
- Gewährleistet Kontinuität von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung, indem die Gewebearchitektur erhalten bleibt.
- Ermöglicht risikoadjustierte Entscheidungen über die Weiterentwicklung auf Grundlage physiologisch relevanter funktioneller Daten.
- Unterstützt die Bewertung von Wechselwirkungen immunologischer Zellen und Wirkmechanismen von Arzneimitteln in krankheitsrelevanten Systemen.
Pipeline- und Workflow-Integration
Diese Plattform verbindet frühe Entdeckungen, Zielvalidierung und präklinische Forschung, indem sie funktionelle Untersuchungen in intakten menschlichen Pankreasgewebeschnitten ermöglicht.
- Entdeckungsbasierte Biologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung und Klärung von Signalwegen in einem nativen Gewebemilieu.
- Screening: Liefert quantitative, reproduzierbare Messgrößen für Hormonsekretion und Vitalität.
- Analytik: Bietet dynamische Messungen und bildgebende Ausgaben zur vergleichenden Analyse.
- Translationale Forschung: Ermöglicht die Abstimmung mit menschlichen Krankheitsmechanismen und Biomarker-Strategien.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Plattform für vielfältige mechanistische und funktionelle Studien über verschiedene Programme hinweg.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Unschärfen in der Diabetesforschung.
- Operativer Wert: Standardisiert die Gewebepräparation, die Beurteilung der Vitalität und funktionelle Assays zur Reproduzierbarkeit.
- Strategischer Wert: Unterstützt Go/No-Go-Entscheidungen und verbessert die Kapitalnutzung, indem frühe Programmrisiken verringert werden.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht die risikoadjustierte Priorisierung und Weiterentwicklung von Kandidaten, die auf die Pankreasbiologie abzielen.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse im Umgang mit Gewebe, Einbetten und Schneiden am Vibratom.
- Setzt Zugang zu spezialisierten Bildgebungssystemen und Perfusionsgeräten voraus.
- Erfordert standardisierte Protokolle zur Beurteilung der Vitalität und Funktion zwischen verschiedenen Arbeitsgruppen.
- Kann Anpassungen je nach Qualität des Spendergewebes und Krankheitszustand notwendig machen.
- Die Vitalität und funktionellen Ergebnisse hängen von einer schnellen Verarbeitung und optimierten Kulturbedingungen ab.
