Sistema Modelo Intestinal Tridimensional Básico (3D) con un Componente Inmune
1 de septiembre de 2023
Aquí describimos la construcción de un sistema modelo básico tridimensional (3D) de líneas celulares intestinales y un protocolo de inclusión de parafina para la evaluación microscópica óptica de equivalentes intestinales fijos. La tinción de proteínas seleccionadas permite el análisis de múltiples parámetros visuales de un solo experimento para su uso potencial en estudios preclínicos de detección de fármacos.
El objetivo del trabajo es utilizar estos modelos de líneas celulares humanas tridimensionales in vitro para investigar el hecho de compuestos beneficiosos y útiles en el tejido intestinal. Los modelos se pueden utilizar para ampliar la comprensión de la investigación y también como modelo básico de fármacos. Utilizando los compuestos derivados de plantas, espermidina y eugenol, tanto por separado como juntos en forma de suplemento, medimos los aumentos beneficiosos de la autofagia y la disminución de la inflamación utilizando estos modelos.
Entonces también podremos mostrar el efecto potencialmente dañino del gluten extraído de ciertas variedades de trigo sobre los tejidos intestinales. Actualmente estamos utilizando sistemas in vitro de precio económico, estandarizados y fácilmente repetibles que reflejan mejor la fisiología del intestino humano como alternativa a los modelos animales. Dado que también utilizamos líneas celulares humanas comerciales en lugar de células derivadas de plantas, las respuestas del estudio son más aplicables a la población general.
El protocolo se basa enteramente en el uso de diferentes líneas. Esto hace que el modelo sea más estandarizado y reproducible. Además, el cultivo simultáneo de diferentes líneas celulares, enterocitos, fibroblastos y células del sistema inmune, permite respuestas celulares más cercanas a lo que sucede en el paciente.
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Descripción general
Este estudio presenta un sistema modelo tridimensional (3D) basado en líneas celulares intestinales para investigar los efectos de diversos compuestos sobre la salud intestinal. Mediante este modelo, los investigadores demostraron que compuestos derivados de plantas, como la espermidina y el eugenol, pueden potenciar procesos celulares beneficiosos, mientras que el gluten de ciertas variedades de trigo podría dañar los tejidos intestinales.
Componentes Clave del Estudio
Área de Investigación
- Biología celular
- Salud y patología intestinales
- Tamizaje de fármacos
Antecedentes
- Necesidad de sistemas in vitro mejorados que reflejen la fisiología humana.
- Dificultades asociadas con los modelos animales tradicionales.
- Importancia de modelos estandarizados y reproducibles.
Métodos Utilizados
- Cocultivo tridimensional de líneas celulares de enterocitos, fibroblastos y células inmunitarias.
- Evaluación de las respuestas celulares a tratamientos.
- Inclusión en parafina para análisis histológico.
Resultados principales
- Aumento de la autofagia y la inflamación con compuestos vegetales.
- Disminución del grosor de la capa epitelial y alteración del monocapa celular con alto contenido de gluten.
- Activación y diferenciación de monocitos al exponerse al gluten.
Conclusiones
- El estudio proporciona un modelo in vitro confiable para investigar las respuestas intestinales a componentes de la dieta.
- Los hallazgos son relevantes para comprender los impactos de la dieta en la salud intestinal humana.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
Los modelos intestinales tridimensionales con componentes inmunitarios abordan la necesidad de sistemas fisiológicamente relevantes y reproducibles en la descubrimiento temprano de fármacos y en la evaluación de toxicidad. Este modelo permite la evaluación cuantitativa de la integridad de la barrera, la activación inmunitaria y las respuestas del tejido frente a compuestos beneficiosos y perjudiciales, lo que respalda la confianza predictiva en la evaluación preclínica. Su diseño estandarizado basado en células facilita la continuidad traslacional y reduce la dependencia de modelos animales, alineándose con las prioridades empresariales de I+D.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Permite la evaluación de hipótesis terapéuticas relacionadas con la inflamación intestinal y la función de barrera.
- Apoya la reducción de riesgos biológicos mediante la modelización de interacciones inmuno-epiteliales en un sistema controlado.
- Facilita la validación funcional de dianas mediante lecturas cuantificables de la integridad epitelial y la activación inmune.
- Proporciona una confianza predictiva para la selección de compuestos en carteras de etapa temprana.
Desarrollo de Cribado y Ensayos
- Prepara sistemas intestinales 3D validados para flujos de trabajo de cribado de compuestos posteriores.
- Proporciona resultados estandarizados, reproducibles y cuantitativos, como el grosor de la monocapa y la expresión de proteínas de uniones estrechas.
- Permite la evaluación confiable de agentes proinflamatorios y antiinflamatorios.
- Apoya la escalabilidad y el reutilización de la plataforma para iniciativas de cribado de alto rendimiento.
Investigación Traductiva y Preclínica
- Se alinea con mecanismos relevantes para la enfermedad mediante la modelización de respuestas intestinales mediadas por el sistema inmunitario.
- Proporciona continuidad desde el descubrimiento hasta la validación preclínica de la integridad de la barrera y la modulación inmunitaria.
- Permite tomar decisiones de avance ajustadas al riesgo basadas en puntos finales cuantificables y clínicamente relevantes.
- Apoya la reducción del riesgo mecanicista para compuestos dirigidos contra la inflamación intestinal o el deterioro de la barrera.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
Este sistema de modelo intestinal 3D se integra en la continuidad desde el descubrimiento hasta la fase preclínica, apoyando tanto la validación de objetivos como la identificación de compuestos líderes para compuestos que afectan la salud intestinal.
- Biología del Descubrimiento: Facilita la comprobación de hipótesis sobre las interacciones inmuno-epiteliales y la alteración de la barrera.
- Selección: Proporciona sistemas listos para ensayos, reproducibles, con resultados histológicos e inmunológicos cuantitativos.
- Análisis: Permite la medición del grosor de la monocapa, los niveles de proteínas de uniones estrechas y la activación de células inmunitarias para análisis comparativo.
- Investigación Traductiva: Modela respuestas relevantes a enfermedades, apoyando la alineación de biomarcadores y la continuidad preclínica.
- Reutilización Empresarial: Ofrece una plataforma estandarizada y reutilizable para la evaluación de diversos compuestos y estudios mecanicistas.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva y reduce la ambigüedad mecanicista en la modelización de enfermedades intestinales.
- Valor operativo: Proporciona flujos de trabajo estandarizados, reproducibles y escalables para equipos multidisciplinarios.
- Valor estratégico: Mejora la toma de decisiones de continuar/no continuar y la eficiencia del capital al proporcionar datos preclínicos robustos.
- Impacto en la cartera: Permite la priorización y el avance ajustados al riesgo de candidatos dirigidos a la salud intestinal.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en cultivo celular tridimensional, inmunohistoquímica y análisis cuantitativo de imágenes.
- Necesita acceso a instalaciones de cultivo celular, equipos de histología e infraestructura analítica para la cuantificación de citocinas y proteínas.
- Exige la estandarización de protocolos entre equipos para garantizar la reproducibilidad y la comparabilidad de los datos.
- Es adaptable a diversas clases de compuestos, pero puede requerir optimización para modelos de enfermedades específicos o puntos finales determinados.
- Las limitaciones incluyen la complejidad del modelo y las posibles diferencias respecto a las respuestas del tejido humano in vivo.
Preguntas frecuentes sobre biofármacos
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:32
Preparation of the Basic 3D Reconstructed Intestinal Mucosa Model for Microscopic Evaluation of Fixed Intestinal Equivalents
5:07
Paraffin Embedding of Basic 3D Reconstructed Intestinal Mucosa Model for Immune‐Histochemical Staining
