Uso de la plataforma de tejido de barrera MicroSiM (μSiM) para modelar la barrera hematoencefálica
12 de enero de 2024
Este informe proporciona protocolos para el ensamblaje, el cultivo celular y los ensayos en la plataforma μSiM para la construcción de modelos de barrera hematoencefálica.
Estamos desarrollando un modelo GI tisular de la barrera hematoencefálica para comprender el impacto de la sepsis en el cerebro y la contribución de los factores transmitidos por la sangre. Uso de células madre pluripotentes inducidas por humanos. Planeamos evaluar la contribución de los factores genéticos a la susceptibilidad de ciertas poblaciones de pacientes.
Los desafíos experimentales actuales dentro de la comunidad de chips de tejido son la reproducibilidad de los resultados y la adopción de técnicas por parte de laboratorios externos. Los diseños únicos de chips de tejido, los pequeños volúmenes dentro de los chips de tejido y la falta de ensayos funcionales estándar contribuyen a estos desafíos y, a menudo, limitan a los usuarios a los ensayos basados en fluorescencia como su resultado principal. Los dispositivos Micro simm ofrecen modularidad para un modelado in vitro versátil, una superficie de luz de vidrio ideal para imágenes de estilo de vida de alta resolución y una nanomembrana ultra syn de 100 nanómetros altamente producida, lo que garantiza una diafonía de factor soluble sin fisuras y ensayos de permeabilidad precisos.
Con el micro simm, hemos visto que tipos específicos de células tienden a producir más proteínas de la matriz que proporcionan un andamio de soporte alrededor de los vasos sanguíneos del cerebro. Ahora podemos preguntarnos si la inflamación hace que estas mismas células fortalezcan o rompan sus matrices, alterando así la integridad de la barrera. En el futuro, añadiremos otro compartimento al modelo con células verdes como los astrocitos y la microglía para estudiar cómo interactúan esas células con la barrera hematoencefálica en casos de inflamación sistémica como la sepsis.
También planeamos investigar causas adicionales de inflamación sistémica como el delirio postoperatorio, superpuesto a la demencia.
Resumen
Este estudio desarrolla un modelo de chip de tejido de la barrera hematoencefálica para investigar los efectos de la sepsis en la función cerebral. Mediante el uso de células madre pluripotentes inducidas humanas, la investigación tiene como objetivo evaluar los factores genéticos que influyen en la susceptibilidad del paciente.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Biología celular
- Ingeniería de tejidos
Antecedentes
- Comprender la barrera hematoencefálica es fundamental para estudiar las afecciones neurológicas.
- Los desafíos actuales incluyen la reproducibilidad y la estandarización en la tecnología de chips de tejido.
- Los dispositivos MicroSIM ofrecen soluciones innovadoras para la modelización in vitro.
- El impacto de la inflamación en la integridad de la barrera es un área clave de investigación.
Objetivo del estudio
- Crear un modelo confiable para estudiar la dinámica de la barrera hematoencefálica.
- Explorar cómo la inflamación sistémica afecta la salud cerebral.
- Evaluar el papel de diferentes tipos celulares en el mantenimiento de la integridad de la barrera.
Métodos Utilizados
- Ensamblaje de dispositivos microSIM para cultivo celular.
- Protocolos de siembra e incubación de células endoteliales.
- Técnicas de inmunotinción para visualizar interacciones celulares.
- Microscopía confocal para la obtención de imágenes y análisis de propiedades de barrera.
Resultados principales
- Los dispositivos MicroSIM demostraron condiciones efectivas para el cultivo celular.
- Se observó que la inflamación altera la producción de proteínas de la matriz.
- Se identificaron densidades óptimas de siembra para un co-cultivo eficaz.
- Se observaron capas celulares distintas, lo que indica un desarrollo exitoso del modelo.
Conclusiones
- La plataforma microSIM es una herramienta prometedora para estudiar la barrera hematoencefálica.
- Estudios futuros ampliarán el modelo para incluir astrocitos y microglía.
- Esta investigación podría conducir a una mejor comprensión de los efectos de la inflamación sistémica en el cerebro.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
La plataforma de tejido de barrera microSiM (µSiM) permite una modelización avanzada de la barrera hematoencefálica (BHE) mediante imágenes de células vivas y evaluación cuantitativa directa de la permeabilidad. Esta capacidad aborda los desafíos de reproducibilidad y estandarización en la investigación preclínica de la BHE, favoreciendo una mayor confianza predictiva en el descubrimiento de fármacos para el SNC y la reducción mecanicista de riesgos. La compatibilidad de la plataforma tanto con células primarias como con células derivadas de hiPSC la posiciona como un recurso reutilizable para carteras de neurociencia traslacional.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Permite investigar la integridad de la BHE y las interacciones celulares en condiciones relevantes para la enfermedad.
- Apoya la desestimación mecanicista al permitir la evaluación directa de la dinámica de las proteínas de la matriz y la función de la barrera.
- Facilita la validación funcional de dianas mediante ensayos cuantitativos de permeabilidad y lecturas de inmunofluorescencia.
Desarrollo de Pruebas y Tamizaje
- Proporciona un sistema estandarizado y modular para el establecimiento reproducible de modelos de BBB en diferentes laboratorios.
- Ofrece resultados cuantitativos de permeabilidad e inmunotinción, lo que favorece el desarrollo y la optimización de ensayos.
- Permite imágenes de alta resolución y lectura directa sin extracción de la membrana, agilizando la integración del flujo de trabajo.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Modela la BHE humana utilizando células primarias y derivadas de hiPSC, lo que mejora la relevancia para enfermedades y la continuidad traslacional.
- Permite investigar factores genéticos e inflamatorios que afectan la función de la BHE, apoyando la alineación de biomarcadores.
- Facilita decisiones de avance ajustadas al riesgo al proporcionar datos sólidos y reproducibles sobre la función de barrera.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
La plataforma microSiM es adecuada desde el descubrimiento temprano hasta la validación preclínica, permitiendo la comprobación de hipótesis, el desarrollo de ensayos y la investigación traslacional en las líneas de fármacos para el SNC.
- Biología del Descubrimiento: Apoya estudios mecanicistas de la integridad de la BHE, la remodelación de la matriz y la comunicación celular bajo perturbaciones inflamatorias o genéticas.
- Selección: Proporciona resultados cuantitativos y reproducibles de permeabilidad e inmunofluorescencia para la evaluación de compuestos.
- Análisis: Permite la medición directa de la función de la barrera y la integridad de la capa celular, facilitando comparaciones entre diferentes condiciones.
- Investigación Traductiva: Se alinea con modelos de enfermedades humanas mediante el uso de co-cultivos derivados de células madre pluripotentes inducidas humanas (hiPSC) y células primarias.
- Reutilización Empresarial: Ofrece una plataforma modular y estandarizada adaptable a diversas necesidades de investigación y cribado de la BHE.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva y reduce la ambigüedad mecanicista en los estudios de la barrera hematoencefálica (BBB).
- Valor operativo: Mejora la reproducibilidad, la estandarización y la escalabilidad entre diferentes equipos de investigación.
- Valor estratégico: Mejora las decisiones de avance o interrupción (go/no-go) y la eficiencia del capital al proporcionar datos cuantitativos robustos.
- Impacto en la cartera: Apoya la priorización y el avance ajustados al riesgo de activos dirigidos al sistema nervioso central (CNS).
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en cultivo celular, inmunotinción y microscopía confocal.
- Necesita acceso a dispositivos microSiM, infraestructura de seguridad biológica e instrumentación analítica.
- Exige estandarización entre equipos para ensayos de permeabilidad e imagen reproducibles.
- Adaptable tanto a modelos celulares primarios como derivados de células iPS humanas, lo que amplía su aplicabilidad.
- Depende de una cuidadosa optimización de las densidades de siembra y de las duraciones del cultivo para la maduración de la barrera.
