Suivi à long terme des taux de consommation d’oxygène dans des cultures épithéliales pigmentaires rétiniennes hautement différenciées et polarisées
16 août 2024
Nous présentons un nouvel appareil pour mesurer les taux de consommation d’oxygène (OCR) dans les cultures d’épithélium pigmentaire rétinien (EPR). L’appareil peut mesurer l’OCR pendant des semaines sur des EPR cultivés sur des plaques de culture cellulaire standard avec des milieux standard pendant que les plaques sont dans un incubateur de culture cellulaire standard.
La dégénérescence de l’EPR, ou épithélium pigmentaire rétinien, est à l’origine de nombreuses causes de perte de vision. Dans de nombreux cas, le dysfonctionnement mitochondrial est à l’origine de cette dégénérescence de l’EPR. Nous pouvons mesurer la fonction mitochondriale en examinant les taux de consommation d’oxygène, ou OCR.
Nous présentons ici une nouvelle méthode de mesure de l’OCR dans le RPE. Grâce aux travaux de plusieurs laboratoires, il est maintenant bien établi que l’EPR a besoin d’une activité mitochondriale pour maintenir sa santé et sa fonction. La recherche est maintenant plus axée sur les nutriments que l’EPR utilise de préférence et si cela change en cas de stress.
Les méthodes précédentes d’évaluation de l’OCR dans l’EPR ont des limites. Soit l’EPR a été cultivé dans des conditions non idéales, soit il n’a pas pu être évalué sur de longues périodes. Ainsi, la mesure de l’OCR dans des cultures haute fidélité qui conservent des caractéristiques in vivo est l’un des principaux défis.
La méthode de surveillance de l’OCR présentée dans ce manuscrit nous permet de mesurer l’OCR sur une semaine tout en manipulant l’EPR dans le cadre de multiples défis expérimentaux. Tout cela se fait alors que l’EPR est dans des conditions de culture idéales qui lui permettent d’imiter l’EPR idéal in vivo. Recipher est un nouveau dispositif de surveillance à long terme de la consommation d’oxygène dans les cultures cellulaires, telles que l’épithélium pigmentaire rétinien.
Contrairement aux méthodes à court terme comme l’analyseur d’hippocampe, le recipher prend en charge une surveillance prolongée dans des conditions standard, permettant un profilage bioénergétique détaillé sur plusieurs semaines tout en préservant la santé cellulaire.
Aperçu
Cette étude aborde la dégénérescence de l'épithélium pigmentaire rétinien (RPE), un facteur clé de la perte de la vision, en introduisant un dispositif novateur permettant de mesurer les taux de consommation d'oxygène (OCR) dans des cultures de RPE. Le dispositif Resipher permet une surveillance à long terme de l'OCR dans des conditions idéales de culture, offrant ainsi la possibilité d'effectuer des profils bioénergétiques approfondis.
Composantes clés de l'étude
Domaine de recherche
- Santé et fonction de l'épithélium pigmentaire rétinien (RPE)
- Évaluation de la fonction mitochondriale
- Taux de consommation d'oxygène (OCR)
Contexte
- La dégénérescence de l'épithélium pigmentaire rétinien contribue à la perte de la vision.
- Le dysfonctionnement mitochondrial est associé à la dégénérescence de l'épithélium pigmentaire rétinien.
- Les méthodes précédentes de mesure de la respiration cellulaire étaient limitées par des conditions de culture non idéales et une durée de surveillance courte.
Méthodes utilisées
- Introduction du dispositif Resipher pour la mesure à long terme de la consommation d'oxygène dans les cultures de cellules de l'épithélium pigmentaire rétinien
- Cultures cellulaires d'épithélium pigmentaire rétinien bien différenciées
- Surveillance continue dans des conditions standard de culture cellulaire
Résultats principaux
- Resipher permet la mesure de la consommation d'oxygène (OCR) sur plusieurs semaines.
- Préserve la santé cellulaire tout en permettant un profilage bioénergétique détaillé.
- Facilite la manipulation expérimentale dans des conditions idéales.
Conclusions
- L'étude démontre une méthode avancée pour évaluer la fonction mitochondriale in vitro.
- Cette technique innovante est importante pour la recherche sur l'épithélium pigmentaire rétinien et pour des interventions thérapeutiques potentielles dans la perte de vision.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
Le suivi quantitatif à long terme des taux de consommation d'oxygène (OCR) dans des cultures d'épithélium pigmentaire rétinien (RPE) hautement différenciées et polarisées comble une lacune critique dans l'évaluation de la fonction mitochondriale pour des systèmes pertinents pour la maladie. Cette capacité renforce la confiance prédictive dans la découverte précoce et la réduction des risques mécanistiques pour les modèles de maladies oculaires, soutenant ainsi les décisions de portefeuille ajustées au risque. L'approche permet une évaluation solide de l'adaptation métabolique et des réponses au stress dans les RPE, informant directement la validation des cibles et les filières de recherche translationnelle.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Permet l'analyse de la fonction mitochondriale dans des modèles de RPE physiologiquement pertinents.
- Facilite la réduction des risques mécanistiques en quantifiant les réponses métaboliques aux stimulations expérimentales.
- Permet la validation fonctionnelle de cibles dans des systèmes épithéliaux pertinents pour la maladie.
- Améliore la fiabilité prédictive pour les cibles de maladies oculaires en phase précoce.
Développement de tests et criblage
- Prépare des cultures de RPE polarisées et validées pour des protocoles de criblage métabolique en aval.
- Fournit des mesures normalisées et reproductibles du taux de consommation d'oxygène (OCR) en vue d'analyses quantitatives.
- Permet une évaluation longitudinale des effets de composés sur la fonction mitochondriale.
- Prend en charge des formats d'analyse multipuits évolutifs, compatibles avec l'analyse à contenu élevé.
Recherche translationnelle et préclinique
- Aligne le profilage métabolique in vitro avec les phénotypes de l'épithélium pigmentaire rétinien (RPE) pertinents pour la maladie.
- Assure une continuité allant de la découverte à la validation préclinique des cibles mitochondriales.
- Permet des décisions d'avancement ajustées au risque, fondées sur des critères d'issue métaboliques fonctionnels.
- Facilite le développement de biomarqueurs de la dysfonction mitochondriale dans les modèles de maladies oculaires.
Intégration des pipelines et des flux de travail
Ce système de surveillance OCR s'intègre dès la phase de découverte précoce jusqu'à l'identification de composés candidats et la recherche préclinique, permettant une évaluation métabolique continue des cultures de cellules épithéliales pigmentaires rétiniennes dans des conditions physiologiques et de stress.
- Biologie de la découverte : Soutient la vérification d'hypothèses et la clarification des voies métaboliques mitochondriales dans l'ÉPR.
- Écrantage : Fournit des résultats OCR reproductibles et quantitatifs pour l'évaluation de composés dans des systèmes pertinents pour la maladie.
- Analytique : Fournit des données OCR continues et multipuits pour des analyses comparatives entre groupes expérimentaux.
- Recherche translationnelle : Établit un lien entre les découvertes métaboliques in vitro et les modèles précliniques de maladies rétiniennes.
- Réutilisation en entreprise : Met en place une plateforme réutilisable pour l'évaluation métabolique dans des modèles d'ÉPR et potentiellement d'autres modèles épithéliaux.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique dans la validation des cibles mitochondriales.
- Valeur opérationnelle : Standardise la mesure à long terme de la consommation d'oxygène (OCR) dans des cultures physiologiquement pertinentes et à débit évolutif.
- Valeur stratégique : Permet de prendre des décisions éclairées d'aller ou de ne pas aller de l'avant, ainsi qu'une priorisation des cibles mitochondriales efficiente en capital.
- Impact sur le portefeuille : Favorise un développement ajusté au risque et une comparabilité entre programmes pour les paramètres métaboliques.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en culture de cellules épithéliales pigmentaires rétiniennes et en bioénergétique mitochondriale.
- Suppose l'accès au dispositif Resipher et à une infrastructure de plaques multi-puits compatible.
- Exige une standardisation interéquipes des milieux, des conditions de culture et de l'interprétation des données.
- L'adaptation à d'autres modèles épithéliaux ou métaboliques peut nécessiter une optimisation du protocole.
- L'interprétation des données de consommation d'oxygène (OCR) doit tenir compte de la composition du milieu, des gradients d'oxygène et des contrôles expérimentaux.
F.A.Q. sur la bio-industrie pharmaceutique
Chapters in this video
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Introduction
1:49
Setup of Resipher System "Sandwich" to Monitor Oxygen Consumption Rate in Well‐Differentiated RPE Cultures
5:11
Measuring Changes in Mitochondrial Metabolism in Hypoxic RPE Using Resipher System
7:03
Calculating the O2 Concentration at the RPE Monolayer to Determine if Cells are in Hypoxic, Normoxic, or Hyperoxic Conditions
