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-רקמה של מחסום דם-מוח כדי לבחון את ההשפעות של אלח דם (ספסיס) על תפקודי המוח. באמצעות שימוש בתאי גזע פלוריפוטנטיים מושריים של בני אדם, המחקר שואף להעריך גורמים גנטיים המשפיעים על הרגישות של המטופלים.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי המוח
- ביולוגיה של התא
- הנדסת רקמות
רקע
- הבנת מחסום הדם-מוח היא קריטית לחקר מצבים נוירולוגיים.
- אתגרים נוכחיים כוללים שחזור וסטנדרטיזציה בטכנולוגיית שבבי רקמה.
- מכשירי MicroSIM מציעים פתרונות חדשניים למידול in vitro.
- השפעת הדלקת על שלמות המחסום היא תחום מחקר מרכזי.
מטרת המחקר
- ליצור מודל מהימן לחקר דינמיקה של מחסום הדם-מוח.
- לבחון כיצד דלקת מערכתית משפיעה על בריאות המוח.
- להעריך את תפקידם של סוגי תאים שונים בשמירה על שלמות המחסום.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- הרכבת התקני microSIM לתרבית תאים.
- פרוטוקולי זריעת תאים ואינקובציה לתאי אנדוטל.
- טכניקות של צביעה אימונוהיסטוכימית לוויזואליזציה של אינטראקציות בין תאים.
- מיקרוסקופיה קונפוקלית לדימוי וניתוח של תכונות מחסום.
תוצאות עיקריות
- מכשירי MicroSIM הדגימו תנאים יעילים לתרבית תאים.
- נמצא כי דלקת משנה את ייצור חלבוני המטריקס.
- זוהו צפיפויות זריעה אופטימליות לתרבית משותפת (co-culture) יעילה.
- נצפו שכבות תאים מובחנות, המעידות על פיתוח מוצלח של המודל.
מסקנות
- פלטפורמת microSIM היא כלי מבטיח לחקר מחסום הדם-מוח.
- מחקרים עתידיים ירחיבו את המודל כך שיכלול אסטרוציטים ומיקרוגליה.
- מחקר זה עשוי להוביל להבנה טובה יותר של השפעות הדלקת המערכתית על המוח.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
פלטפורמת רקמת המחסום microSiM (µSiM) מאפשרת מידול מתקדם של מחסום הדם-מוח (BBB) באמצעות דימוי תאים חיים והערכה כמותית ישירה של חדירות. יכולת זו נותנת מענה לאתגרי השחזור והסטנדרטיזציה במחקר פרה-קליני של ה-BBB, ותומכת בביטחון ניבוי בגילוי תרופות למערכת העצבים המרכזית (CNS) ובצמצום סיכונים מכניסטיים. התאימות של הפלטפורמה הן לתאים ראשוניים והן לתאים המופקים מ-hiPSC ממצבת אותה כנכס רב-פעמי עבור פורט폴יו של מדעי העצבים תרגומיים.
יישומים אסטרטגיים במו"פ של ביו-פרמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בדיקה של שלמות מחסום הדם המוחית (BBB) ואינטראקציות תאיות תחת תנאים הרלוונטיים למחלה.
- תומך בהסרת סיכונים מכניסטיים על ידי מתן אפשרות להערכה ישירה של דינמיקת חלבוני מטריקס ותפקוד המחסום.
- מסייע בתיקוף תפקודי של מטרות באמצעות בדיקות חדירות כמותיות ומדידות אימונופלואורסצנציה.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מספק מערכת מודולרית וסטנדרטית להקמה הניתנת לשחזור של מודל BBB בין מעבדות שונות.
- מספק תוצאות כמותיות עבור חדירות וצביעה אימונוהיסטוכימית, התומכות בפיתוח ובאופטימיזציה של בדיקות.
- מאפשר דימות ברזולוציה גבוהה וקריאה ישירה ללא צורך במיצוי ממברנה, מה שמייעל את שילוב זרימת העבודה.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מדמה את מחסום הדם-מוח (BBB) האנושי באמצעות תאים ראשוניים ותאים המופקים מ-hiPSC, ובכך משפרת את הרלוונטיות למחלה ואת ההמשכיות התרגומית.
- מאפשרת חקירה של גורמים גנטיים ודלקתיים המשפיעים על תפקוד ה-BBB, ובכך תומכת בהתאמה של סממנים ביולוגיים.
- מסייעת בקבלת החלטות על קידום מותאם סיכונים על ידי אספקת נתונים חסונים וניתנים לשחזור לגבי תפקוד המחסום.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד
פלטפורמת microSiM מתאימה לשלבים החל מגילוי מוקדם ועד לתיקוף פרה-קליני, ומאפשרת בדיקת השערות, פיתוח בדיקות (assays) ומחקר תרגומי בקווי פיתוח של תרופות למערכת העצבים המרכזית (CNS).
- ביולוגיה של גילוי: תומך במחקרים מכניסטיים של שלמות ה-BBB, רמיodeling של המטריקס ותקשורת בין-תאית תחת הפרעות דלקתיות או גנטיות.
- סריקה: מספק פלטים כמותיים וניתנים לשחזור של חדירות ואימונופלורסנציה לצורך הערכת תרכובות.
- אנליטיקה: מאפשר מדידה ישירה של תפקוד המחסום ושלמות השכבה התאית, ובכך תומך בהשוואות בין תנאים שונים.
- מחקר תרגומי: מתואם עם מודלים של מחלות אנושיות באמצעות שימוש בתרביות משותפות של תאים ראשוניים ותאים המופקים מ-hiPSC.
- שימוש חוזר ארגוני: מציע פלטפורמה מודולרית וסטנדרטית הניתנת להתאמה לצרכי סריקה ומחקר מגוונים של ה-BBB.
השפעה תפעולית ועסקית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי ומפחית עמימות מכניסטית במחקרי BBB.
- ערך תפעולי: משפר את השחזור, הסטנדרטיזציה והיכולת להרחבה (scalability) בין צוותי מחקר.
- ערך אסטרטגי: משפר החלטות go/no-go ויעילות הון על ידי אספקת נתונים כמותיים אמינים.
- השפעה על פורטפוליו: תומך בתיעדוף מותאם סיכון ובקידום נכסים המכוונים למערכת העצבים המרכזית (CNS).
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בתרביות תאים, צביעה אימונוהיסטוכימית ודימוי קונפוקאלי.
- דורש גישה למכשירי microSiM, לתשתיות בטיחות ביולוגית ולמכשור אנליטי.
- מחייב סטנדרטיזציה בין צוותים עבור בדיקות חדירות ודימוי הניתנות לשחזור.
- ניתן להתאמה למודלים של תאים ראשוניים ומודלים המופקים מ-hiPSC לצורך יישום רחב יותר.
- תלוי באופטימיזציה קפדנית של צפיפות הזריעה ומשכי התרבית לצורך הבשלת המחסום.
