Utilisation de la plateforme tissulaire barrière MicroSiM (μSiM) pour la modélisation de la barrière hémato-encéphalique
12 janvier 2024
Ce rapport fournit des protocoles d’assemblage, de culture cellulaire et de dosage sur la plateforme μSiM pour la construction de modèles de barrière hémato-encéphalique.
Nous développons un modèle gastro-intestinal tissulaire de la barrière hémato-encéphalique pour comprendre l’impact de la septicémie sur le cerveau et la contribution des facteurs transmissibles par le sang. Utilisation de cellules souches pluripotentes induites par l’homme. Nous prévoyons d’évaluer la contribution des facteurs génétiques à la susceptibilité de certaines populations de patients.
Les défis expérimentaux actuels au sein de la communauté des puces tissulaires sont la reproductibilité des résultats et l’adoption de techniques par des laboratoires externes. La conception unique des puces de tissu, les petits volumes dans les puces de tissu et l’absence de tests fonctionnels standard contribuent tous à ces défis et limitent souvent les utilisateurs à des tests à base de fluorescence comme résultat principal. Les dispositifs Micro SIMM offrent une modularité pour une modélisation in vitro polyvalente, une surface lumineuse en verre idéale pour l’imagerie de style de vie haute résolution et une nanomembrane ultra syn 100 nanomètres, hautement produite, garantissant une diaphonie transparente des facteurs solubles et des tests de perméabilité précis.
Avec le micro simm, nous avons vu que des types de cellules spécifiques ont tendance à produire plus de protéines matricielles qui fournissent un échafaudage de soutien autour des vaisseaux sanguins du cerveau. Nous pouvons maintenant nous demander si l’inflammation amène ces mêmes cellules à renforcer ou à décomposer leurs matrices, altérant ainsi l’intégrité de la barrière. À l’avenir, nous ajouterons un autre compartiment au modèle avec des cellules vertes telles que les astrocytes et les microglies pour étudier comment ces cellules interagissent avec la barrière hémato-encéphalique dans les cas d’inflammation systémique comme la septicémie.
Nous prévoyons également d’étudier d’autres causes d’inflammation systémique comme le délire postopératoire, superposé à la démence.
Aperçu
Cette étude développe un modèle de puce tissulaire de la barrière hémato-encéphalique afin d'examiner les effets de la septicémie sur la fonction cérébrale. En utilisant des cellules souches pluripotentes induites humaines, la recherche vise à évaluer les facteurs génétiques influant sur la susceptibilité des patients.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neurosciences
- Biologie cellulaire
- Génie tissulaire
Contexte
- Comprendre la barrière hémato-encéphalique est essentiel pour l'étude des affections neurologiques.
- Les défis actuels comprennent la reproductibilité et la normalisation dans la technologie des puces à tissus.
- Les dispositifs MicroSIM offrent des solutions innovantes pour la modélisation in vitro.
- L'impact de l'inflammation sur l'intégrité de la barrière constitue un domaine clé d'investigation.
Objectif de l'étude
- Créer un modèle fiable pour l'étude de la dynamique de la barrière hémato-encéphalique.
- Explorer comment l'inflammation systémique affecte la santé cérébrale.
- Évaluer le rôle des différents types cellulaires dans le maintien de l'intégrité de la barrière.
Méthodes utilisées
- Assemblage de dispositifs microSIM pour la culture cellulaire.
- Protocoles d'ensemencement et d'incubation des cellules endothéliales.
- Techniques d'immunomarquage pour visualiser les interactions cellulaires.
- Microscopie confocale pour l'acquisition d'images et l'analyse des propriétés de barrière.
Résultats principaux
- Les dispositifs MicroSIM ont démontré des conditions efficaces de culture cellulaire.
- L'inflammation s'est révélée modifier la production de protéines matricielles.
- Les densités de semis optimales ont été identifiées pour une co-culture efficace.
- Des couches cellulaires distinctes ont été observées, indiquant un développement réussi du modèle.
Conclusions
- La plateforme microSIM est un outil prometteur pour l'étude de la barrière hémato-encéphalique.
- De futures études élargiront le modèle afin d'inclure les astrocytes et les microglies.
- Cette recherche pourrait permettre une meilleure compréhension des effets de l'inflammation systémique sur le cerveau.
Questions fréquemment posées
Pertinence industrielle pour les cadres
La plateforme tissulaire barrière microSiM (µSiM) permet une modélisation avancée de la barrière hémato-encéphalique (BHE) grâce à l'imagerie de cellules vivantes et à une évaluation quantitative directe de la perméabilité. Cette fonctionnalité répond aux défis de reproductibilité et de standardisation dans la recherche préclinique sur la BHE, renforçant ainsi la fiabilité prédictive dans la découverte de médicaments du système nerveux central et l'atténuation des risques mécanistiques. La compatibilité de la plateforme avec des cellules primaires et des cellules dérivées de hiPSC en fait un outil réutilisable pour les portefeuilles en neurosciences translationnelles.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Permet d'évaluer l'intégrité de la BHE et les interactions cellulaires dans des conditions pertinentes pour la maladie.
- Permet une analyse mécanistique visant à réduire les risques, en facilitant l'évaluation directe de la dynamique des protéines de la matrice et de la fonction barrière.
- Facilite la validation fonctionnelle des cibles grâce à des tests de perméabilité quantitatifs et à des lectures par immunofluorescence.
Développement de tests et criblage
- Offre un système normalisé et modulaire pour la mise en place reproductible de modèles de BHE dans différents laboratoires.
- Fournit des données quantitatives sur la perméabilité et l'immunomarquage, soutenant le développement et l'optimisation des tests.
- Permet une imagerie haute résolution et une lecture directe sans extraction de la membrane, simplifiant l'intégration dans les flux de travail.
Recherche translationnelle et préclinique
- Modélise la BHE humaine en utilisant des cellules primaires et des cellules dérivées de hiPSC, ce qui améliore la pertinence pour les maladies et la continuité translationnelle.
- Permet l'étude des facteurs génétiques et inflammatoires affectant la fonction de la BHE, soutenant l'alignement des biomarqueurs.
- Facilite les décisions d'avancement ajustées au risque en fournissant des données solides et reproductibles sur la fonction barrière.
Intégration des pipelines et des flux de travail
La plateforme microSiM s'adapte de la phase de découverte précoce à la validation préclinique, permettant la vérification d'hypothèses, le développement de tests et la recherche translationnelle dans les programmes pharmaceutiques du système nerveux central.
- Biologie de la découverte : Soutient les études mécanistiques de l'intégrité de la BHE, du remodelage de la matrice et des interactions cellulaires en cas de perturbations inflammatoires ou génétiques.
- Écrantage : Fournit des données reproductibles et quantitatives de perméabilité et d'immunofluorescence pour l'évaluation de composés.
- Analytique : Permet la mesure directe de la fonction barrière et de l'intégrité de la couche cellulaire, facilitant les comparaisons entre différentes conditions.
- Recherche translationnelle : Se rapproche des modèles de maladies humaines en utilisant des cocultures de cellules primaires et de cellules dérivées de hiPSC.
- Réutilisation en entreprise : Offre une plateforme modulaire et standardisée, adaptable aux besoins variés de recherche et d'écrantage de la BHE.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique dans les études de la BHE.
- Valeur opérationnelle : Améliore la reproductibilité, la standardisation et la possibilité de passage à l'échelle entre équipes de recherche.
- Valeur stratégique : Permet de mieux décider des poursuites ou non de projets et d'optimiser l'utilisation des capitaux en fournissant des données quantitatives solides.
- Impact sur le portefeuille : Facilite la priorisation et l'avancement, ajustées au risque, des actifs ciblant le SNC.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en culture cellulaire, immunomarquage et imagerie confocale.
- Requiert un accès à des dispositifs microSiM, à une infrastructure de biosécurité et à des instruments analytiques.
- Exige une standardisation inter-équipes pour des dosages de perméabilité et d'imagerie reproductibles.
- Adaptable à des modèles cellulaires primaires et dérivés de cellules souches pluripotentes induites humaines (hiPSC), offrant une applicabilité élargie.
- Dépend d'une optimisation rigoureuse des densités d'ensemencement et des durées de culture pour la maturation de la barrière.
