Interrogation des interactions cellule-cellule dans la glande salivaire par imagerie ex vivo de cellules vivantes
17 novembre 2023
L’imagerie par immunofluorescence est limitée par la capacité d’observer des processus biologiques complexes et dépendants du temps en un seul instantané dans le temps. Cette étude décrit une approche d’imagerie en direct menée sur des coupes de glandes sous-maxillaires de souris découpées avec précision. Cette approche permet d’observer en temps réel les interactions cellule-cellule au cours de l’homéostasie et des processus de régénération et de réparation.
Mes recherches portent sur le rôle du système immunitaire dans la régénération et la réparation. Je me concentre sur la compréhension de la façon dont les macrophages interagissent avec les cellules progénitrices épithéliales lors d’une lésion de régénération des glandes salivaires, et sur la façon dont cette interaction façonne le processus de réparation. Dans les domaines de l’immunologie et de la médecine régénérative, des essais cliniques récents basés à l’Université d’Édimbourg ont montré que l’administration de macrophages comme traitement du psoriasis hépatique est efficace pour réduire la cicatrisation du foie et constitue un traitement viable de l’insuffisance hépatique.
L’utilisation d’un modèle de culture de tranches découpées de précision ex vivo, couplé à l’imagerie en direct de cellules marquées par fluorescence, nous permet d’explorer les interactions de cellule à cellule en temps réel, mais dans un état qui ressemble beaucoup à celui des tissus in vivo. Comprendre la localisation des macrophages après une blessure nous donne une idée des types de cellules avec lesquels les macrophages interagissent préférentiellement après une blessure. Cela nous permet en fin de compte d’utiliser d’autres méthodes, telles que l’analyse de séquençage de l’ARN unicellulaire, pour tenter de démêler la base moléculaire de ces interactions afin d’éclairer les options thérapeutiques futures.
Nous explorerons la signalisation bidirectionnelle entre les macrophages et les cellules épithéliales et testerons si l’homéostasie des glandes salivaires peut être sauvée par le remplacement exogène de ces signaux manquants.
Aperçu
Cette étude présente une approche d'imagerie en direct utilisant des tranches précises de glande sous-maxillaire de souris, permettant l'observation en temps réel des interactions entre cellules durant les processus d'homéostasie et de régénération.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Immunologie
- Médecine régénérative
- Biologie cellulaire
Contexte
- Comprendre le rôle du système immunitaire dans la réparation des tissus est essentiel.
- Les macrophages interagissent avec les cellules épithéliales lors de lésions et de réparation tissulaire.
- De récents essais cliniques ont exploré la thérapie par les macrophages dans la cirrhose du foie.
- Les techniques d'imagerie en temps réel peuvent révéler des interactions cellulaires dynamiques.
Objectif de l'étude
- Étudier les interactions des macrophages avec les cellules épithéliales après une lésion.
- Explorer les voies de signalisation impliquées dans l'homéostasie des glandes salivaires.
- Utiliser le séquençage de l'ARN au niveau de la cellule unique pour l'analyse moléculaire des interactions.
Méthodes utilisées
- Modèle de culture de tranches précisionnelles de glandes sous-maxillaires de souris.
- Imagerie en direct de cellules marquées par fluorescence.
- Rayonnement gamma pour induire une lésion dans les tranches cultivées.
- Microscopie confocale pour l'imagerie du comportement cellulaire.
Résultats principaux
- L'imagerie en temps réel a confirmé la phagocytose des cellules épithéliales par les macrophages.
- Une atrophie cellulaire et des dommages de l'ADN ont été observés après irradiation.
- La localisation des macrophages a permis d'obtenir des informations sur leurs interactions.
- Le comportement individuel des cellules a été analysé à l'aide de techniques de segmentation.
Conclusions
- L'étude améliore la compréhension des interactions entre les macrophages et les cellules épithéliales.
- L'imagerie en temps réel est un outil précieux pour l'étude des processus régénératifs.
- Les résultats pourraient guider les futures stratégies thérapeutiques en matière de réparation tissulaire.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle dans l'industrie
L'interrogation en temps réel des interactions entre cellules dans un tissu de glande salivaire ex vivo permet une détection mécanistique des voies régénératives et de la fonction des cellules immunitaires. Cette approche renforce la confiance prédictive dans la validation des cibles pour la réparation tissulaire et oriente les décisions précoces concernant le portefeuille de projets en immunologie et en médecine régénérative. La méthode comble l'écart entre les données histologiques statiques et des données dynamiques quantitatives, essentielles pour la recherche translationnelle.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmacie
Découverte précoce et validation de cibles
- Permet l'observation directe des interactions entre macrophages et cellules épithéliales après une lésion, afin de valider fonctionnellement des cibles thérapeutiques.
- Facilite la réduction des risques mécanistiques en précisant le rôle des cellules immunitaires dans la régénération tissulaire.
- Fournit des données quantitatives sur le comportement cellulaire permettant d'évaluer la pertinence prédictive des hypothèses thérapeutiques.
Développement de criblages et de tests
- Établit une plateforme tissulaire ex vivo validée pour des tests d'imagerie dynamique reproductibles.
- Facilite la standardisation des lectures du comportement cellulaire pour les flux de travail de criblage en aval.
- Génère des métriques quantitatives de migration et d'interactions pour le développement et l'optimisation des tests.
Recherche translationnelle et préclinique
- Aligne les résultats ex vivo avec les processus régénératifs pertinents pour la maladie afin d'assurer une continuité translationnelle.
- Permet une progression ajustée aux risques en reliant le comportement cellulaire à des critères précliniques.
- Facilite la découverte de biomarqueurs grâce à l'intégration avec les données de séquençage ARN unicellulaire.
Intégration des pipelines et des flux de travail
Cette méthode d'imagerie dynamique ex vivo s'intègre à la continuité découverte-préclinique, soutenant la vérification d'hypothèses, la validation de cibles et la recherche translationnelle dans le domaine de la régénération tissulaire.
- Biologie de la découverte : Fournit en temps réel des données sur la signalisation immuno-épithéliale et la clarification des voies après une lésion.
- Écrantage : Produit des résultats reproductibles et quantitatifs pour les essais de migration et d'interaction cellulaire.
- Analytique : Permet la segmentation et la mesure des comportements individuels des cellules en vue d'une analyse comparative.
- Recherche translationnelle : Relie les réponses cellulaires dynamiques aux résultats précliniques de régénération.
- Réutilisation en milieu professionnel : Offre une plateforme réutilisable pour l'analyse de diverses interactions cellule-cellule dans des contextes régénératifs.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique dans la validation des cibles régénératives.
- Valeur opérationnelle : Standardise les protocoles d'imagerie en temps réel et favorise le développement d'essais évolutifs.
- Valeur stratégique : Améliore les décisions de poursuite ou d'abandon et l'affectation des capitaux en fournissant des données quantitatives exploitables.
- Impact sur le portefeuille : Permet une priorisation ajustée au risque des programmes régénératifs et immunomodulateurs.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en imagerie de cellules vivantes et en culture de tissus ex vivo.
- Exige un accès à une microscopie confocale à haut contenu et à une infrastructure d'analyse d'images.
- Implique une standardisation interéquipes des protocoles de marquage et d'imagerie.
- Une adaptation peut être nécessaire selon les types de tissus ou les modèles de lésion.
- Le débit et la scalabilité sont limités par la durée de l'imagerie et la complexité de la préparation des tissus.
