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.
Visión general
Este estudio desarrolla un modelo de chip de tejido de la barrera hematoencefálica para investigar los efectos de la sepsis en la función cerebral. Utilizando 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 ciencia
- Neurociencia
- Biología celular
- Ingeniería de tejidos
Antecedentes
- Entender la barrera hematoencefálica es crucial para estudiar condiciones neurológicas.
- Los desafíos actuales incluyen la reproducibilidad y estandarización en la tecnología de chips de tejido.
- Los dispositivos MicroSIM ofrecen soluciones innovadoras para el modelado in vitro.
- El impacto de la inflamación en la integridad de la barrera es un área clave de investigación.
Propósito 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 de células en el mantenimiento de la integridad de la barrera.
Métodos utilizados
- Ensamblaje de dispositivos MicroSIM para cultivo celular.
- Protocolos de siembra y incubación de células endoteliales.
- Técnicas de inmunotinción para visualizar las interacciones celulares.
- Microscopía confocal para la imagen y análisis de las propiedades de la barrera.
Resultados principales
- Los dispositivos MicroSIM demostraron condiciones efectivas de cultivo celular.
- Se demostró que la inflamación altera la producción de proteínas de matriz.
- Se identificaron densidades de siembra óptimas para una co-cultivo efectiva.
- Se observaron capas celulares distintas, indicando un desarrollo exitoso del modelo.
Conclusiones
- La plataforma MicroSIM es una herramienta prometedora para estudiar la barrera hematoencefálica.
- Los estudios futuros expandirán el modelo para incluir astrocitos y microglía.
- Esta investigación puede conducir a una mejor comprensión de los efectos de la inflamación sistémica en el cerebro.
Preguntas frecuentes
Executive Industry Relevance
The microSiM (µSiM) barrier tissue platform enables advanced modeling of the blood-brain barrier (BBB) with live cell imaging and direct quantitative permeability assessment. This capability addresses reproducibility and standardization challenges in preclinical BBB research, supporting predictive confidence in CNS drug discovery and mechanistic de-risking. The platform's compatibility with both primary and hiPSC-derived cells positions it as a reusable asset for translational neuroscience portfolios.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of BBB integrity and cellular interactions under disease-relevant conditions.
- Supports mechanistic de-risking by allowing direct assessment of matrix protein dynamics and barrier function.
- Facilitates functional target validation through quantitative permeability assays and immunofluorescence readouts.
Screening & Assay Development
- Provides a standardized, modular system for reproducible BBB model establishment across labs.
- Delivers quantitative outputs for permeability and immunostaining, supporting assay development and optimization.
- Enables high-resolution imaging and direct readout without membrane extraction, streamlining workflow integration.
Translational & Preclinical Research
- Models human BBB using both primary and hiPSC-derived cells, enhancing disease relevance and translational continuity.
- Allows investigation of genetic and inflammatory factors impacting BBB function, supporting biomarker alignment.
- Facilitates risk-adjusted advancement decisions by providing robust, reproducible barrier function data.
Pipeline & Workflow Integration
The microSiM platform fits from early discovery through preclinical validation, enabling hypothesis testing, assay development, and translational research in CNS drug pipelines.
- Discovery Biology: Supports mechanistic studies of BBB integrity, matrix remodeling, and cellular crosstalk under inflammatory or genetic perturbations.
- Screening: Provides reproducible, quantitative permeability and immunofluorescence outputs for compound evaluation.
- Analytics: Enables direct measurement of barrier function and cell layer integrity, supporting cross-condition comparisons.
- Translational Research: Aligns with human disease models by leveraging hiPSC-derived and primary cell co-cultures.
- Enterprise Reuse: Offers a modular, standardized platform adaptable to diverse BBB research and screening needs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in BBB studies.
- Operational Value: Enhances reproducibility, standardization, and scalability across research teams.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions and capital efficiency by providing robust, quantitative data.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of CNS-targeted assets.
Implementation Considerations
- Requires expertise in cell culture, immunostaining, and confocal imaging.
- Needs access to microSiM devices, biosafety infrastructure, and analytical instrumentation.
- Demands cross-team standardization for reproducible permeability and imaging assays.
- Adaptable to both primary and hiPSC-derived cell models for broader applicability.
- Dependent on careful optimization of seeding densities and culture durations for barrier maturation.
