Ex Vivo Cultivo de perfusión de grandes vasos sanguíneos en un biorreactor impreso en 3D
28 de julio de 2023
Este protocolo presenta la configuración y el funcionamiento de un biorreactor impreso en 3D recientemente desarrollado para el cultivo ex vivo de vasos sanguíneos en perfusión. El sistema está diseñado para ser fácilmente adoptado por otros usuarios, práctico, asequible y adaptable a diferentes aplicaciones experimentales, como biología básica y estudios farmacológicos.
Desarrollamos un biorreactor sencillo, rentable y adaptable para el cultivo de vasos sanguíneos in vitro. La aplicación de flujo fisiológico y fuerzas pulsátiles a los vasos sanguíneos asegura que las células dentro del tejido permanezcan viables. La aplicación de biorreactores, como el que describimos aquí, permite el cultivo de vasos sanguíneos ex vivo y reduce la dependencia de los experimentos con animales en la investigación.
La aplicación de fuerzas hemodinámicas es crucial para mantener un vaso sanguíneo sano en cultivo, mientras que los biorreactores de profusión son una gran solución para lograr este entorno dinámico. Los sistemas descritos en la literatura existente a menudo son difíciles de replicar, costosos y no fáciles de adaptar. Hemos desarrollado un nuevo sistema de perfusión llamado EasyFlow.
Este sistema es económico de producir, se adapta a una gama diferente de tejidos y es fácil de modificar para que los investigadores puedan adaptarlo a sus necesidades experimentales. La producción es de código abierto, basada en un modelo 3D, y es accesible a través del papel. Además, se puede adaptar a las necesidades de la investigación basada en este modelo 3D.
EasyFlow se está empleando actualmente para probar mecanismos de reparación vascular, como células madre o terapias basadas en biomateriales. También pretendemos utilizar este biorreactor para inducir la maduración de los vasos sanguíneos mediante ingeniería tisular.
Descripción general
Este protocolo presenta la configuración y el funcionamiento de un biorreactor recientemente desarrollado e impreso en 3D para el cultivo ex vivo de vasos sanguíneos en perfusión. El sistema está diseñado para ser fácilmente adoptado por otros usuarios, práctico, asequible y adaptable a diferentes aplicaciones experimentales.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Tecnología de biorreactores
- Biología vascular
- Ingeniería de tejidos
Antecedentes
- Los sistemas de biorreactores existentes suelen ser costosos y difíciles de replicar.
- El flujo fisiológico y las fuerzas pulsátiles son cruciales para mantener la viabilidad celular en los vasos sanguíneos.
- Reducir la dependencia de experimentos con animales es un objetivo clave en la investigación vascular.
- El desarrollo de modelos de código abierto puede mejorar el acceso para los investigadores.
Objetivo del estudio
- Presentar un biorreactor rentable y adaptable para el cultivo de vasos sanguíneos.
- Facilitar el estudio de los mecanismos de reparación vascular.
- Proporcionar una plataforma para probar terapias basadas en células madre y biomateriales.
Métodos Utilizados
- Desarrollo del sistema de perfusión EasyFlow.
- Aplicación de fuerzas hemodinámicas a vasos sanguíneos cultivados.
- Producción de código abierto basada en un modelo 3D.
- Adaptación del sistema para diversas necesidades experimentales.
Resultados principales
- El sistema EasyFlow es económico y fácil de modificar.
- Es compatible con una variedad de tejidos para la investigación.
- Las aplicaciones iniciales incluyen la evaluación de mecanismos de reparación vascular.
- El sistema favorece la maduración de vasos sanguíneos diseñados mediante ingeniería tisular.
Conclusiones
- El biorreactor EasyFlow ofrece una solución práctica para la investigación vascular.
- Promueve la viabilidad de los vasos sanguíneos en cultivo mediante condiciones dinámicas.
- Este sistema puede reducir significativamente la necesidad de modelos animales en la investigación.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
El cultivo estandarizado ex vivo con perfusión de vasos sanguíneos grandes aborda un vacío crítico en la investigación vascular traslacional al permitir estudios fisiológicamente relevantes y reproducibles fuera de los modelos animales. La plataforma de biorreactor impresa en 3D facilita la desactivación mecanicista de riesgos y acelera la prueba de hipótesis terapéuticas para la reparación vascular e ingeniería de tejidos. Esta capacidad mejora la confianza predictiva en la intersección entre el descubrimiento y el desarrollo preclínico de carteras cardiovasculares.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Permite investigar los mecanismos de reparación vascular en condiciones hemodinámicas controladas.
- Apoya la validación funcional de hipótesis terapéuticas basadas en células madre y biomateriales.
- Facilita la reducción de riesgos biológicos mediante el mantenimiento de la viabilidad del tejido ex vivo.
- Mejora la confiabilidad predictiva en la selección de dianas en la investigación de enfermedades vasculares.
Desarrollo de Pruebas y Tamizaje
- Proporciona una plataforma reproducible para la evaluación cuantitativa de las respuestas vasculares a terapias candidatas.
- Normaliza las condiciones de cultivo dinámico para garantizar la comparabilidad y escalabilidad de los ensayos.
- Permite la preparación de sistemas biológicos validados para flujos de trabajo de cribado posteriores.
- Facilita la evaluación confiable de los efectos de compuestos o biomateriales sobre el tejido vascular.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Se alinea con condiciones fisiológicas relevantes para enfermedades en estudios traslacionales de biomarcadores.
- Conecta hallazgos en fase de descubrimiento con la validación preclínica al reducir la dependencia de modelos animales.
- Apoya decisiones de avance ajustadas al riesgo en programas de reparación vascular e ingeniería de tejidos.
- Facilita estudios de maduración de vasos sanguíneos ingenierizados bajo flujo fisiológicamente relevante.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
Este biorreactor impreso en 3D se integra en la continuidad desde el descubrimiento hasta la fase preclínica al permitir el cultivo de vasos ex vivo, pruebas mecanicistas y modelado traslacional.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la comprobación de hipótesis y la aclaración de vías para estrategias de reparación vascular.
- Selección: Proporciona condiciones de ensayo estandarizadas y reproducibles para evaluación cuantitativa.
- Análisis: Ofrece lecturas dinámicas de la viabilidad vascular y la respuesta bajo flujo fisiológico.
- Investigación Traducional: Permite la continuidad desde el descubrimiento in vitro hasta la validación en modelos preclínicos.
- Reutilización Empresarial: Ofrece una plataforma abierta y adaptable para una amplia adopción en I+D.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva y reduce la ambigüedad mecanicista en la investigación vascular.
- Valor operativo: Mejora la estandarización, reproducibilidad y escalabilidad de los protocolos de cultivo de vasos.
- Valor estratégico: Mejora las decisiones de avance o interrupción y la eficiencia del capital al reducir la dependencia de modelos animales.
- Impacto en la cartera: Permite la priorización y el avance ajustados al riesgo de candidatos para la reparación vascular.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en biología vascular e ingeniería de tejidos para un uso óptimo.
- Necesita acceso a infraestructura de impresión 3D y equipos de perfusión.
- Exige estandarización entre equipos para condiciones de cultivo dinámico reproducibles.
- Adaptable a una variedad de tipos de vasos y modelos experimentales.
- Las limitaciones prácticas incluyen la duración del cultivo y la compatibilidad del tejido, según los datos actuales.
