אקס ויוו תרבית זילוח של כלי דם גדולים בביוריאקטור מודפס בתלת-ממד
28 ביולי 2023
פרוטוקול זה מציג את ההתקנה והתפעול של ביוריאקטור מודפס תלת-ממדי שפותח לאחרונה עבור תרבית ex vivo של כלי דם בזילוח. המערכת תוכננה להיות מאומצת בקלות על ידי משתמשים אחרים, מעשית, במחיר סביר וניתנת להתאמה ליישומים ניסיוניים שונים, כגון ביולוגיה בסיסית ומחקרים פרמקולוגיים.
פיתחנו ביוריאקטור פשוט, חסכוני וניתן להתאמה לתרבית כלי דם במבחנה. היישום של זרימה פיזיולוגית וכוחות פולסטיים על כלי הדם מבטיח כי התאים בתוך הרקמה להישאר קיימא. השימוש בביוריאקטורים, כמו זה שתיארנו כאן, מאפשר תרבית של כלי דם ex vivo ומפחית את ההסתמכות על ניסויים בבעלי חיים במחקר.
היישום של כוחות המודינמיים הוא חיוני כדי לשמור על כלי דם בריא בתרבית, בעוד ביוריאקטורים שפע הם פתרון נהדר להשגת סביבה דינמית זו. מערכות המתוארות בספרות הקיימת הן לעתים קרובות מאתגרות לשכפול, יקרות ולא קלות להתאמה. פיתחנו מערכת זילוח חדשה בשם EasyFlow.
מערכת זו חסכונית לייצור, מתאימה למגוון שונה של רקמות, והיא פשוטה לשינוי כך שחוקרים יוכלו להתאים אותה לצרכי הניסוי שלהם. ההפקה היא קוד פתוח, מבוססת על מודל תלת ממדי, ונגישה דרך העיתון. כמו כן, ניתן להתאים אותו לצרכי המחקר המבוסס על מודל תלת ממדי זה.
EasyFlow משמשת כיום לבדיקת מנגנונים של תיקון כלי דם, כגון תאי גזע או טיפולים מבוססי ביו-חומרים. אנו שואפים גם להשתמש בביוריאקטור זה כדי לגרום להבשלה של כלי דם מהונדסים ברקמות.
סקירה כללית
פרוטוקול זה מציג את ההקמה והתפעול של ביו-ריאקטור חדש, המודפס בתלת-ממד, לתרבית ex vivo של כלי דם בפרפוזיה. המערכת תוכננה כך שתהיה קלה לאימוץ על ידי משתמשים אחרים, פרקטית, נגישה מבחינה כלכלית וניתנת להתאמה ליישומים ניסיוניים שונים.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- טכנולוגיית ביו-ריאקטורים
- ביולוגיה וסקולרית
- הנדסת רקמות
רקע
- מערכות ביו-ריאקטור קיימות הן לרוב יקרות וקשות לשחזור.
- זרימה פיזיולוגית וכוחות פולסטיליים הם קריטיים לשמירה על חיוניות תאים בכלי דם.
- הפחתת ההסתמכות על ניסויי בעלי חיים היא מטרה מרכזית במחקר כלי דם.
- פיתוח מודלים בקוד פתוח יכול להגביר את הנגישות עבור חוקרים.
מטרת המחקר
- להציג ביו-ראקטור יעיל מבחינת עלות וניתן להתאמה לתרבית של כלי דם.
- להקל על חקר מנגנוני תיקון קרביים.
- לספק פלטפורמה לבדיקה של טיפולים המבוססים על תאי גזע וחומרים ביומטריים.
השיטות שנעשה בהן שימוש
- פיתוח מערכת הפרפוזיה EasyFlow.
- הפעלת כוחות המודינמיים על כלי דם בתרבית.
- ייצור בקוד פתוח המבוסס על מודל תלת-ממד.
- התאמת המערכת לצרכים ניסיוניים שונים.
תוצאות עיקריות
- מערכת ה-EasyFlow היא כלכלית וקלה להתאמה.
- היא מתאימה למגוון רקמות למטרות מחקר.
- יישומים ראשוניים כוללים בדיקה של מנגנוני תיקון כלי דם.
- המערכת תומכת בהבשלה של כלי דם בהנדסת רקמות.
מסקנות
- הביוראקטור EasyFlow מציע פתרון מעשי למחקר כלי דם.
- הוא מקדם את חיוניותם של כלי דם בתרבית באמצעות תנאים דינמיים.
- מערכת זו יכולה להפחית באופן משמעותי את הצורך במודלים של בעלי חיים במחקר.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
תרבית פרפוזיה סטנדרטית ex vivo של כלי דם גדולים נותנת מענה לפער קריטי במחקר וסקולרי תרגומי, בכך שהיא מאפשרת מחקרים הניתנים לשחזור ובעלי רלוונטיות פיזיולוגית מחוץ למודלים של בעלי חיים. פלטפורמת הביוריאקטור המודפסת בתלת-ממד תומכת בהסרה של סיכונים מכניסטיים ומאיצה את בדיקת השערות טיפוליות לתיקון כלי דם והנדסת רקמות. יכולת זו מגבירה את הביטחון החזוי בממשק שבין הגילוי לפיתוח פרה-קליני עבור פורטפוליוים קרדיווסקולריים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בדיקה של מנגנוני תיקון כלי דם תחת תנאים המודינמיים מבוקרים.
- תומך בתיקוף תפקודי של היפותזות טיפוליות המבוססות על תאי גזע וחומרים ביו-חומריים.
- מקל על הפחתת סיכונים ביולוגיים על ידי שמירה על חיוניות הרקמה ex vivo.
- משפר את הביטחון החזוי לבחירת מטרות במחקר על מחלות כלי דם.
סריקה ופיתוח בדיקות
- מספקת פלטפורמה הניתנת לשחזור להערכה כמותית של תגובות כלי דם לטיפולים מועמדים.
- מנstandardizes תנאי תרבית דינמיים לצורך השוואה בין בדיקות ויכולת הרחבה.
- מאפשרת הכנה של מערכות ביולוגיות מאומתות עבור תהליכי סריקה המשכיים.
- תומכת בהערכה אמינה של השפעות תרכובות או חומרים ביולוגיים על רקמה וסקולרית.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתואם עם תנאים פיזיולוגיים רלוונטיים למחלה עבור מחקרי ביומרקרים תרגומיים.
- מגשר בין ממצאים משלב הגילוי לאישור פרה-קליני על ידי הפחתת ההסתמכות על מודלים של בעלי חיים.
- תומך בהחלטות קידום מותאמות סיכון עבור תוכניות לתיקון כלי דם והנדסת רקמות.
- מקל על מחקרי הבשלה של כלי דם מהונדסים תחת זרימה רלוונטית פיזיולוגית.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד (Pipeline)
ביוראקטור זה, המודפס בתלת-ממד, משתלב ברצף השלב המחקרי עד לשלב הפרה-קליני על ידי אפשור תרבית כלי דם ex vivo, בדיקות מכניסטיות ומודלים תרגומיים.
- ביולוגיה של גילוי: תומכת בבדיקת היפותזות ובבירור מסלולים עבור אסטרטגיות לתיקון כלי דם.
- סריקה: מספקת תנאי בדיקה סטנדרטיים וניתנים לשחזור עבור הערכה כמותית.
- אנליטיקה: מספקת קריאות דינמיות של חיות כלי הדם ותגובתם תחת זרימה פיזיולוגית.
- מחקר תרגומי: מאפשרת רציפות מגילוי in vitro ועד לתיקוף במודלים פרה-קליניים.
- שימוש חוזר ארגוני: מציעה פלטפורמה גמישה ובקוד פתוח לאימוץ רחב במחקר ופיתוח (R&D).
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי ומפחית עמימות מכניסטית במחקר כלי דם.
- ערך תפעולי: משפר את הסטנדרטיזציה, השחזוריות והיכולת להרחבה (scalability) של תהליכי תרבית כלי דם.
- ערך אסטרטגי: משפר החלטות לגבי המשך או הפסקת פיתוח (go/no-go) ואת יעילות ההון על ידי הפחתת התלות במודלים של בעלי חיים.
- השפעה על פורטפוליו: מאפשר תיעדוף מותאם סיכון וקידום של מועמדים לתיקון כלי דם.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בביולוגיה של כלי דם והנדסת רקמות לשימוש מיטבי.
- נדרש גישה לתשתית של מכשור הדפסה בתלת-ממד ופרפוזיה.
- דורש סטנדרטיזציה בין צוותים להשגת תנאי תרבית דינמיים הניתנים לשחזור.
- ניתן להתאמה למגוון סוגי כלי דם ומודלים ניסיוניים.
- מגבלות מעשיות כוללות את משך התרבית ואת התאימות של הרקמה כפי שנתמך על ידי הנתונים הנוכחיים.
