Développement et caractérisation d’hydrogels à matrice extracellulaire pulmonaire décellularisée
8 décembre 2023
Le protocole élucide deux méthodologies de décellularisation distinctes appliquées aux tissus pulmonaires bovins natifs, fournissant un compte rendu complet de leurs caractérisations respectives.
1 Notre objectif est de développer un modèle de tissu pulmonaire organotypique. 2 Par conséquent, nous avons optimisé la décellularisation 3 du tissu pulmonaire bovin 4 et la reconstitution des hydrogels de la matrice extracellulaire pulmonaire. 5 Dans cette étude, 6 nous cherchons à comprendre l’effet 7 de différentes méthodes de décellularisation 8 sur les caractéristiques biochimiques et mécaniques 9 des hydrogels pulmonaires reconstitués.
10 L’un des principaux défis des protocoles de décellularisation11 est d’obtenir une stabilité mécanique 12 dans les hydrogels reconstitués, 13 ce qui nécessite une compréhension 14 des effets de la décellularisation 15 sur les propriétés mécaniques. 16 Ces propriétés, telles que la rigidité et la viscoélasticité, 17 ont des effets cruciaux sur les comportements cellulaires. 18 Nous avons établi des méthodologies19 qui décellularisent efficacement le poumon bovin, 20 produisant des hydrogels pulmonaires reproductibles 21 qui démontrent des analogies notables 22 avec la matrice extracellulaire du poumon humain.
23 Par conséquent, l’utilisation d’hydrogels dECM pulmonaires natifs 25 aux fins de la modélisation de la maladie 26 dans le contexte du poumon est très prometteuse 24. 27 Nous avons conçu des tissus28 pour modéliser des conditions homéostatiques et pathologiques 29 en mettant l’accent sur les interactions entre les matrices cellulaires. 30 Par conséquent, nous nous intéressons à la compréhension du rôle 31 des matrices extracellulaires organotypiques, 32 à la fois en termes de contenu unique et d’aspects mécaniques 33 sur le comportement cellulaire.
34 Nos recherches actuelles se concentrent sur la construction de modèles organoïdes biomimétiques 35 spécifiques au patient.
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Aperçu
Cette étude porte sur l'optimisation des méthodes de décellularisation de tissus pulmonaires bovins, dans le but de développer un modèle de tissu pulmonaire organotypique. La recherche examine comment différentes techniques de décellularisation affectent les propriétés biochimiques et mécaniques des hydrogels pulmonaires reconstitués.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neurosciences
- Biologie
- Ingénierie tissulaire
Contexte
- La décellularisation est cruciale pour la création de modèles de tissus.
- La stabilité mécanique constitue un défi dans les hydrogels reconstitués.
- La compréhension des propriétés mécaniques est essentielle pour le comportement cellulaire.
- Les hydrogels reconstitués doivent imiter la matrice extracellulaire pulmonaire humaine.
Objectif de l'étude
- Développer un modèle fiable de tissu pulmonaire organotypique.
- Évaluer l'impact des méthodes de décellularisation sur les hydrogels pulmonaires.
- Améliorer les propriétés mécaniques des hydrogels reconstitués.
Méthodes utilisées
- Décollagenisation du tissu pulmonaire de bovin.
- Caractérisation des propriétés biochimiques des hydrogels.
- Évaluation des propriétés mécaniques telles que la rigidité et la viscoélasticité.
- Réconstitution des hydrogels de matrice extracellulaire pulmonaire.
Résultats principaux
- Décollagenisation réussie produisant des hydrogels pulmonaires reproductibles.
- Les hydrogels ont démontré une stabilité mécanique et des propriétés pertinentes.
- Similitudes notables avec la matrice extracellulaire pulmonaire humaine.
- Apercus sur la relation entre la décollagenisation et les propriétés mécaniques.
Conclusions
- Les méthodes de décellularisation influencent considérablement les propriétés des hydrogels.
- La stabilité mécanique est réalisable grâce à des protocoles optimisés.
- Cette recherche contribue au développement de modèles de tissu pulmonaire.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
Les hydrogels décellularisés de matrice extracellulaire (ECM) pulmonaire offrent une plateforme reproductible et de type organotypique pour modéliser la biologie pulmonaire et les maladies dans les phases initiales de la découverte et la recherche préclinique. La capacité de contrôler et de caractériser les propriétés biochimiques et mécaniques permet une confiance prédictive dans les études des interactions cellules-matrice et soutient une continuité translationnelle depuis les modèles in vitro jusqu'à une pertinence in vivo. Cette approche répond à un point critique de triage du portefeuille en fournissant une alternative physiologiquement pertinente aux produits ECM commerciaux.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Permet d'étudier les interactions cellule-matrice dans un microenvironnement pulmonaire proche du tissu natif.
- Contribue à la détection biologique des risques en clarifiant l'impact de la composition et de la mécanique de la matrice extracellulaire sur le comportement cellulaire.
- Facilite la validation fonctionnelle de cibles dans des systèmes pertinents pour la maladie.
Développement de tests et criblage
- Fournit des hydrogels standardisés et reproductibles pour des tests cellulaires en aval.
- Donne des mesures mécaniques quantitatives (raideur, viscoélasticité) permettant d'établir des conditions de référence pour les tests.
- Permet une préparation évolutive de substrats de matrice extracellulaire pour des plateformes de criblage à haut contenu.
Recherche translationnelle et préclinique
- Aligne les modèles in vitro aux propriétés de la MEC pulmonaire humaine pour améliorer la modélisation des maladies.
- Permet le développement de modèles d'organoïdes spécifiques aux patients pour la découverte de biomarqueurs translationnels.
- Réduit l'ambiguïté mécanistique dans la validation préclinique en conservant les signaux natifs de la MEC.
Intégration des pipelines et des flux de travail
Ce protocole de décellularisation et de caractérisation d'hydrogel relie la phase initiale de découverte, le développement de tests et la recherche translationnelle en fournissant une plateforme validée d'ECM de type organotypique.
- Découverte en biologie : Soutient la vérification d'hypothèses sur le comportement cellulaire et la modulation des voies de signalisation dirigés par la MEC.
- Essais de criblage : Offre des références mécaniques quantitatives et reproductibles pour la standardisation des tests.
- Analyse : Permet la mesure des modules de conservation et de perte, de la cinétique de gélification et de la relaxation des contraintes en vue d'analyses comparatives.
- Recherche translationnelle : Facilite la continuité entre les modèles in vitro et précliniques en imitant la MEC du poumon humain.
- Réutilisation en milieu professionnel : Met en place une plateforme hydrogel de MEC réutilisable, adaptable à divers modèles de maladies et campagnes de criblage.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique dans les études sur les interactions cellules-matrice.
- Valeur opérationnelle : Fournit des substrats de matrice extracellulaire standardisés, évolutifs et reproductibles pour les flux de travail de recherche et développement.
- Valeur stratégique : Améliore la prise de décision concernant la poursuite ou l'abandon de projets et l'efficacité du capital en permettant des systèmes de modélisation physiologiquement pertinents.
- Impact sur le portefeuille : Soutient la priorisation et l'avancement, ajustés au risque, des modèles de maladies et des hypothèses thérapeutiques.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en décellularisation des tissus et en fabrication d'hydrogels à base de matrice extracellulaire (ECM).
- Exige un accès à une infrastructure d'analyse rhéométrique et histologique pour la caractérisation mécanique et biochimique.
- Implique une standardisation interéquipes des protocoles de décellularisation et de préparation des hydrogels.
- Une adaptation peut être nécessaire selon les sources tissulaires ou les contextes pathologiques.
- Les propriétés mécaniques et la composition de la matrice extracellulaire sont sensibles au choix de la méthode de décellularisation.
F.A.Q. sur la bio-industrie pharmaceutique
Chapters in this video
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Introduction
1:34
Harvesting, Decellularization, and Pepsin Digestion of Bovine Lung Tissues for Decellularized Lung Extracellular Matrix Hydrogel Formation
4:25
Assessment of Gelation Kinetics and Stress‐Relaxation Properties in Decellularized Lung Extracellular Matrix Hydrogels Using Oscillatory Rheology
