Registro de la integridad funcional de la barrera en las células endoteliales vasculares bEnd.3 mediante detección de resistencia eléctrica transendotelial
29 de septiembre de 2023
Este protocolo describe un modelo in vitro fiable y eficiente de la barrera hematoencefálica. El método utiliza células endoteliales vasculares cerebrales de ratón bEnd.3 y mide la resistencia eléctrica transmembrana.
Los estudios actuales suelen utilizar pruebas de permeabilidad y la expresión de proteínas asociadas para verificar la precisión de la detección de TEER. El modelo BBB de células monocapa en virtud de ella es menos eficaz para el cribado de fármacos, y el uso de más células dificulta la construcción del modelo. El protocolo de este estudio es relativamente sencillo, ya que el procedimiento no invasivo permite utilizar las muestras celulares en otros experimentos tras la detección de TEER.
La detección de TEER para evaluar la permeabilidad de los modelos celulares puede acelerar el cribado de fármacos para el tratamiento y la prevención del sistema nervioso central con el fin de aumentar la tasa de éxito del desarrollo de nuevos fármacos. En el futuro, detectaremos la expresión de la proteína de unión estrecha en las células del compartimento superior de la pared torácica para verificar que los resultados de la prueba TEER puedan representar eficazmente la integridad de la función de barrera de la BHE.
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Descripción general
Este estudio presenta un modelo in vitro confiable de la barrera hematoencefálica (BHE) utilizando células endoteliales vasculares cerebrales de ratón (bEnd.3). El modelo evalúa la resistencia eléctrica transmembranal (TER) para determinar la integridad de la BHE, facilitando así el cribado de fármacos para tratamientos del sistema nervioso central.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Biología Celular
- Neurociencia
- Farmacología
Antecedentes
- La barrera hematoencefálica es crucial para mantener la homeostasis en el sistema nervioso central.
- Los modelos tradicionales in vitro son menos eficaces para la prueba de fármacos debido a limitaciones en la complejidad celular.
- Este estudio aborda esas limitaciones al presentar un método más sencillo y no invasivo.
Objetivo del estudio
- Mejorar la evaluación de la integridad de la barrera hematoencefálica mediante la medición de la resistencia eléctrica transendotelial (TER).
- Facilitar la selección de fármacos dirigidos a trastornos del sistema nervioso central.
- Verificar la relación entre los valores de resistencia eléctrica transendotelial (TER) y la expresión de proteínas de uniones estrechas.
Métodos Utilizados
- El estudio utilizó cultivos celulares de bEnd.3, que se sembraron y cultivaron en placas de 96 pocillos.
- Las intervenciones clave incluyeron la adición de cloruro de cobalto para evaluar la viabilidad celular y la integridad de la barrera.
- Los valores de TEER se registraron a lo largo del tiempo para determinar la formación y estabilidad del modelo de BBB.
- Se empleó análisis estadístico para comparar los grupos control y tratados.
Resultados principales
- Los resultados indicaron una reducción significativa en los valores de TER tras el tratamiento con cloruro de cobalto, lo que indica una integridad comprometida de la BHE.
- El estudio mostró el potencial de utilizar la TER como un método confiable para evaluar los efectos de fármacos sobre la BHE.
- La estabilidad de la barrera celular se alcanzó al quinto día, lo que subraya la eficacia del método.
Conclusiones
- Este estudio demuestra un enfoque simplificado y eficaz para evaluar la integridad de la BHE en el desarrollo de fármacos.
- Los resultados podrían mejorar la comprensión de las intervenciones terapéuticas para enfermedades del sistema nervioso central.
- Los métodos descritos podrían adaptarse para aplicaciones más amplias en la investigación farmacológica.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
La medición de la resistencia eléctrica transendotelial (TEER) en modelos de monocapa bEnd.3 proporciona una lectura cuantitativa y no invasiva de la integridad de la barrera hematoencefálica (BBB), apoyando directamente el descubrimiento temprano de fármacos para el sistema nervioso central (CNS). Este enfoque permite una evaluación rápida de la alteración y restauración de la barrera, aportando información para la validación de dianas terapéuticas y la reducción de riesgos mecanicistas en carteras de neurofármacos. La integración de modelos de BBB basados en TEER mejora la confianza predictiva en la intersección entre la biología del descubrimiento y la evaluación preclínica.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Permite la interrogación directa de la integridad funcional de la BHE en condiciones controladas.
- Apoya la desestimación mecanicista al cuantificar la alteración de la barrera provocada por insultos hipóxicos o farmacológicos.
- Facilita la validación funcional de dianas para candidatos a fármacos del SNC que afectan a las propiedades de la barrera.
Desarrollo de Cribado y Ensayos
- Proporciona una plataforma reproducible y escalable para la evaluación cuantitativa de la función de barrera.
- Normaliza las condiciones del ensayo para permitir la comparación cruzada de los efectos de compuestos sobre la integridad de la BHE.
- Ofrece lecturas en tiempo real, no destructivas, adecuadas para flujos de trabajo de cribado iterativo.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Alinea las mediciones de la integridad de barrera in vitro con estrategias traslacionales de biomarcadores para programas del SNC.
- Permite la continuidad desde estudios mecanicistas en fase de descubrimiento hasta la validación preclínica de agentes moduladores de la BHE.
- Apoya decisiones de avance ajustadas al riesgo mediante la cuantificación de resultados funcionales relevantes para la exposición al SNC.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
Los modelos de la BHE basados en TEER se sitúan en la intersección entre el descubrimiento temprano, la identificación de candidatos y la evaluación preclínica de fármacos dirigidos al SNC.
- Biología del Descubrimiento: Cuantifica la función de barrera para probar hipótesis sobre la modulación de la BHE y los mecanismos de lesión.
- Selección: Proporciona resultados cuantitativos estandarizados para la selección y priorización de compuestos.
- Análisis: Permite la comparación estadística de los valores de resistencia entre distintas condiciones experimentales y puntos temporales.
- Investigación Traductiva: Conecta los datos de integridad de barrera in vitro con estrategias de exposición in vivo y biomarcadores.
- Reutilización Empresarial: Ofrece una plataforma de ensayo reutilizable y no destructiva para campañas continuas de descubrimiento de fármacos para el SNC.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva en los mecanismos dirigidos a la BHE y reduce la ambigüedad biológica.
- Valor operativo: Optimiza la configuración del ensayo, mejora la reproducibilidad y permite la adaptación a alto rendimiento.
- Valor estratégico: Mejora la toma de decisiones de avance o interrupción y la asignación de capital para carteras de SNC.
- Impacto en la cartera: Apoya la priorización ajustada al riesgo de activos basada en resultados funcionales de la BHE.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en cultivo de células endoteliales e instrumentación para la medición de la resistencia eléctrica transepitelial (TEER).
- Exige calibración y mantenimiento de sistemas de voltímetro y electrodos para obtener resultados confiables.
- Se beneficia de protocolos estandarizados para garantizar la reproducibilidad entre diferentes grupos.
- Adaptable a diversos tipos celulares relevantes para el sistema nervioso central y a desafíos hipóxicos o farmacológicos.
- Limitado por la simplicidad de los modelos de monocapa en comparación con la arquitectura compleja de la barrera hematoencefálica in vivo.
Preguntas frecuentes sobre biofármacos
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:17
Culture of bEnd·3 Cells and Cell Viability After CoCl2 Treatment
3:47
In Vitro Blood‐Brain Barrier Model Assembly for Measurement of TEER
7:24
Barrier Destruction and Statistical Analysis After TEER Measurement in an In Vitro Blood‐Brain Barrier Model
