שימוש בפלטפורמת רקמת מחסום MicroSiM (μSiM) למידול מחסום הדם-מוח
12 בינואר 2024
דוח זה מספק פרוטוקולים להרכבה, תרבית תאים ובדיקות על פלטפורמת μSiM לבניית מודלים של מחסום דם-מוח.
אנו מפתחים מודל רקמה GI של מחסום הדם-מוח כדי להבין את ההשפעה של אלח דם על המוח ואת תרומתם של גורמים הנישאים בדם. שימוש בתאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים על ידי בני אדם. אנו מתכננים להעריך את תרומתם של גורמים גנטיים לרגישות של אוכלוסיות חולים מסוימות.
אתגרי הניסוי הנוכחיים בקהילת שבבי הרקמות הם שחזור התוצאות ואימוץ טכניקות על ידי מעבדות חיצוניות. עיצובים ייחודיים של שבבי רקמות, נפחים קטנים בתוך שבבי רקמות, והיעדר בדיקות פונקציונליות סטנדרטיות תורמים כולם לאתגרים אלה ולעתים קרובות מגבילים את המשתמשים לבדיקות מבוססות פלורסנט כפלט העיקרי שלהם. התקני Micro simm מציעים מודולריות למידול רב-תכליתי במבחנה, משטח אור זכוכית אידיאלי להדמיית סגנון חיים ברזולוציה גבוהה וננו-ממברנה אולטרה syn 100 ננומטר, המיוצרת היטב, המבטיחה דיבור צולב גורם מסיס חלק ומבחני חדירות מדויקים.
עם המיקרו סים, ראינו שסוגי תאים מסוימים נוטים לייצר יותר חלבוני מטריצה המספקים פיגום תומך סביב כלי הדם במוח. כעת אנו יכולים לשאול אם דלקת גורמת לאותם תאים לחזק או לפרק את המטריצות שלהם, ובכך לשנות את שלמות המחסום. בעתיד, נוסיף תא נוסף למודל עם תאים ירוקים כגון אסטרוציטים ומיקרוגליה כדי לחקור כיצד תאים אלה מתקשרים עם מחסום הדם-מוח במקרים של דלקת מערכתית כמו אלח דם.
אנו מתכננים גם לחקור גורמים נוספים לדלקת מערכתית כמו הזיות לאחר ניתוח, המבוססות על דמנציה.
סקירה כללית
מחקר זה מפתח מודל שבב רקמות של מחסום הדם-מוח כדי לחקור את ההשפעות של ספסיס על תפקוד המוח. תוך שימוש בתאי גזע פלוריטנטיים אנושיים מושרים, המחקר נועד להעריך גורמים גנטיים המשפיעים על רגישות החולה.
מרכיבי מחקר מרכזיים
תחום המדע
- מדעי המוח
- ביולוגיה תאית
- הנדסת רקמות
רקע
- הבנת מחסום הדם-מוח היא חיונית לחקר מצבים נוירולוגיים.
- האתגרים הנוכחיים כוללים שכפול וסטנדרטיזציה בטכנולוגיית שבבי רקמות.
- מכשירי MicroSIM מציעים פתרונות חדשניים למודלים in vitro.
- ההשפעה של דלקת על שלמות המחסום היא תחום מחקר מרכזי.
מטרת המחקר
- ליצור מודל אמין לחקר דינמיקה של מחסום הדם-מוח.
- לחקור כיצד דלקת מערכתית משפיעה על בריאות המוח.
- להעריך את התפקיד של סוגי תאים שונים בשמירה על שלמות המחסום.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- הרכבה של מכשירי microSIM לתרבית תאים.
- זריעת תאים ופרוטוקולי דגירה לתאי אנדותל.
- טכניקות אימונו-צביעה לדמיית אינטראקציות תאים.
- מיקרוסקופיה קונפוקלית לדמיה וניתוח של מאפייני המחסום.
תוצאות עיקריות
- מכשירי microSIM הפגינו תנאי תרבית תאים יעילים.
- הוכח שדלקת משנה את ייצור חלבוני המטריצה.
- זוהו צפיפויות זריעה אופטימליות לתרבית משותפת יעילה.
- נצפו שכבות תאים מובחנות, מה שמצביע על פיתוח מודל מוצלח.
מסקנות
- פלטפורמת ה-microSIM היא כלי מבטיח לחקר מחסום הדם-מוח.
- מחקרים עתידיים ירחיבו את המודל כדי לכלול אסטרוציטים ומיקרוגליה.
- מחקר זה עשוי להוביל להבנה טובה יותר של השפעות הדלקת המערכתית על המוח.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
The microSiM (µSiM) barrier tissue platform enables advanced modeling of the blood-brain barrier (BBB) with live cell imaging and direct quantitative permeability assessment. This capability addresses reproducibility and standardization challenges in preclinical BBB research, supporting predictive confidence in CNS drug discovery and mechanistic de-risking. The platform's compatibility with both primary and hiPSC-derived cells positions it as a reusable asset for translational neuroscience portfolios.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of BBB integrity and cellular interactions under disease-relevant conditions.
- Supports mechanistic de-risking by allowing direct assessment of matrix protein dynamics and barrier function.
- Facilitates functional target validation through quantitative permeability assays and immunofluorescence readouts.
Screening & Assay Development
- Provides a standardized, modular system for reproducible BBB model establishment across labs.
- Delivers quantitative outputs for permeability and immunostaining, supporting assay development and optimization.
- Enables high-resolution imaging and direct readout without membrane extraction, streamlining workflow integration.
Translational & Preclinical Research
- Models human BBB using both primary and hiPSC-derived cells, enhancing disease relevance and translational continuity.
- Allows investigation of genetic and inflammatory factors impacting BBB function, supporting biomarker alignment.
- Facilitates risk-adjusted advancement decisions by providing robust, reproducible barrier function data.
Pipeline & Workflow Integration
The microSiM platform fits from early discovery through preclinical validation, enabling hypothesis testing, assay development, and translational research in CNS drug pipelines.
- Discovery Biology: Supports mechanistic studies of BBB integrity, matrix remodeling, and cellular crosstalk under inflammatory or genetic perturbations.
- Screening: Provides reproducible, quantitative permeability and immunofluorescence outputs for compound evaluation.
- Analytics: Enables direct measurement of barrier function and cell layer integrity, supporting cross-condition comparisons.
- Translational Research: Aligns with human disease models by leveraging hiPSC-derived and primary cell co-cultures.
- Enterprise Reuse: Offers a modular, standardized platform adaptable to diverse BBB research and screening needs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in BBB studies.
- Operational Value: Enhances reproducibility, standardization, and scalability across research teams.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions and capital efficiency by providing robust, quantitative data.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of CNS-targeted assets.
Implementation Considerations
- Requires expertise in cell culture, immunostaining, and confocal imaging.
- Needs access to microSiM devices, biosafety infrastructure, and analytical instrumentation.
- Demands cross-team standardization for reproducible permeability and imaging assays.
- Adaptable to both primary and hiPSC-derived cell models for broader applicability.
- Dependent on careful optimization of seeding densities and culture durations for barrier maturation.
