Système de modèle intestinal tridimensionnel (3D) de base avec une composante immunitaire
1 septembre 2023
Nous décrivons ici la construction d’un système modèle de base de lignées cellulaires intestinales tridimensionnelles (3D) et d’un protocole d’enrobage de paraffine pour l’évaluation par microscopie optique d’équivalents intestinaux fixes. La coloration de protéines sélectionnées permet d’analyser plusieurs paramètres visuels à partir d’une seule expérience en vue d’une utilisation potentielle dans des études précliniques de criblage de médicaments.
L’objectif du travail est d’utiliser ces modèles de lignées cellulaires humaines tridimensionnelles in vitro pour étudier le fait de composés bénéfiques et utiles sur les tissus intestinaux. Les modèles peuvent être utilisés pour approfondir la compréhension de la recherche et également comme modèle de base de médicaments. En utilisant les composés d’origine végétale, la spermidine et l’eugénol, à la fois séparément et ensemble sous forme de supplément, nous mesurons les augmentations bénéfiques de l’autophagie et les diminutions de l’inflammation à l’aide de ces modèles.
Ensuite, nous pourrons également montrer l’effet potentiellement nocif du gluten extrait de certaines variétés de blé sur les tissus intestinaux. Nous utilisons actuellement un système in vitro économiquement abordable, standardisé et facilement reproductible qui reflète mieux la physiologie de l’intestin humain comme alternative aux modèles animaux. Étant donné que nous utilisons également des lignées cellulaires humaines commerciales plutôt que des cellules d’origine végétale, les réponses de l’étude sont plus applicables à la population générale.
Le protocole est entièrement basé sur l’utilisation de différentes lignes. Cela rend le modèle le plus standardisé et le plus reproductible. De plus, la culture simultanée de différentes lignées cellulaires, entérocytes, fibroblastes et cellules du système immunitaire, permet des réponses cellulaires plus proches de ce qui se passe chez le patient.
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Aperçu
Cette étude présente un système de modèle tridimensionnel (3D) basé sur une lignée cellulaire intestinale permettant d'analyser les effets de divers composés sur la santé intestinale. À l'aide de ce modèle, les chercheurs ont démontré que des composés d'origine végétale tels que la spermidine et l'eugénol peuvent renforcer des processus cellulaires bénéfiques, tandis que le gluten provenant de certaines variétés de blé pourrait endommager les tissus intestinaux.
Composantes clés de l'étude
Domaine de recherche
- Biologie cellulaire
- Santé et pathologie intestinales
- Évaluation de médicaments
Contexte
- Nécessité de systèmes in vitro améliorés reflétant la physiologie humaine.
- Problèmes liés aux modèles animaux traditionnels.
- Importance de modèles standardisés et reproductibles.
Méthodes utilisées
- Coculture tridimensionnelle de lignées cellulaires d'entérocytes, de fibroblastes et de cellules immunitaires.
- Évaluation des réponses cellulaires aux traitements.
- Inclusion en paraffine pour l'analyse histologique.
Résultats principaux
- Augmentation de l'autophagie et de l'inflammation avec des composés végétaux.
- Réduction de l'épaisseur de la couche épithéliale et perturbation de la monocouche cellulaire avec une forte teneur en gluten.
- Activation et différenciation des monocytes lorsqu'ils sont exposés au gluten.
Conclusions
- L'étude fournit un modèle in vitro fiable pour l'analyse des réponses intestinales aux composants alimentaires.
- Les résultats sont pertinents pour comprendre les effets de l'alimentation sur la santé intestinale humaine.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
Les modèles intestinaux tridimensionnels dotés de composantes immunitaires répondent au besoin de systèmes physiologiquement pertinents et reproductibles dans les phases précoces de la découverte de médicaments et du criblage toxicologique. Ce modèle permet une évaluation quantitative de l'intégrité de la barrière, de l'activation immunitaire et des réponses tissulaires aux composés bénéfiques comme nocifs, renforçant la fiabilité prédictive de l'évaluation préclinique. Sa conception standardisée et basée sur des cellules facilite la continuité translationnelle et réduit la dépendance aux modèles animaux, s'alignant ainsi sur les priorités de R&D des entreprises.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Permet d'interroger des hypothèses thérapeutiques liées à l'inflammation intestinale et à la fonction de barrière.
- Contribue à la détection biologique des risques en modélisant les interactions entre l'épithélium et le système immunitaire dans un système contrôlé.
- Facilite la validation fonctionnelle des cibles grâce à des lectures quantifiables de l'intégrité épithéliale et de l'activation immunitaire.
- Offre une prédictibilité fiable pour le tri des composés dans les portefeuilles en phase précoce.
Développement de tests et criblage
- Prépare des systèmes intestinaux tridimensionnels validés pour des flux de travail de criblage de composés en aval.
- Fournit des sorties standardisées, reproductibles et quantitatives, telles que l'épaisseur de la monocouche et l'expression des protéines des jonctions serrées.
- Permet une évaluation fiable des agents pro-inflammatoires et anti-inflammatoires.
- Prend en charge l'évolutivité et la réutilisation de la plateforme pour des initiatives de criblage à haut débit.
Recherche translationnelle et préclinique
- S'aligne sur les mécanismes pertinents pour la maladie en modélisant les réponses intestinales immuno-médiées.
- Assure une continuité allant de la découverte à la validation préclinique de l'intégrité de la barrière et de la modulation immunitaire.
- Permet des décisions d'avancement ajustées au risque, fondées sur des critères d'évaluation quantifiables et pertinentes sur le plan translationnel.
- Prend en charge la réduction des risques mécanistiques pour les composés ciblant l'inflammation intestinale ou un dysfonctionnement de la barrière.
Intégration des pipelines et des flux de travail
Ce système de modèle intestinal 3D s'intègre à la continuité découverte-préclinique, soutenant à la fois la validation des cibles et l'identification des composés d'intérêt pour les substances affectant la santé intestinale.
- Biologie de la découverte : Facilite la vérification d'hypothèses sur les interactions immuno-épithéliales et la rupture de la barrière.
- Essais de criblage : Fournit des systèmes prêts à l'emploi et reproductibles, avec des résultats histologiques et immunologiques quantitatifs.
- Analytique : Permet la mesure de l'épaisseur de la monocouche, des niveaux de protéines des jonctions serrées et de l'activation des cellules immunitaires pour des analyses comparatives.
- Recherche translationnelle : Modélise des réponses pertinentes aux maladies, soutenant l'alignement des biomarqueurs et la continuité préclinique.
- Réutilisation en entreprise : Offre une plateforme standardisée et réutilisable pour l'évaluation de composés variés et des études mécanistiques.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique dans la modélisation des maladies intestinales.
- Valeur opérationnelle : Fournit des protocoles standardisés, reproductibles et évolutifs pour les équipes pluridisciplinaires.
- Valeur stratégique : Améliore la prise de décision « aller/ne pas aller » et l'efficacité du capital en fournissant des données précliniques solides.
- Impact sur le portefeuille : Permet une priorisation et un développement adaptés au risque des candidats ciblant la santé intestinale.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en culture cellulaire en 3D, en immunohistochimie et en analyse quantitative d'images.
- Suppose l'accès à des installations de culture cellulaire, à du matériel d'histologie et à une infrastructure analytique pour la quantification des cytokines et des protéines.
- Exige une standardisation interéquipes des protocoles afin d'assurer la reproductibilité et la comparabilité des données.
- Adaptable à diverses classes de composés, mais peut nécessiter une optimisation selon les modèles de maladie ou les paramètres d'évaluation spécifiques.
- Les limites incluent la complexité du modèle et les différences potentielles par rapport aux réponses tissulaires humaines in vivo.
F.A.Q. sur la bio-industrie pharmaceutique
Chapters in this video
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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
