פיתוח ואפיון הידרוג'לים מטריקס חוץ-תאיים ריאתיים דה-צלולריים
8 בדצמבר 2023
הפרוטוקול מבהיר שתי מתודולוגיות דה-צלולריזציה נפרדות המיושמות על רקמות ריאה מקומיות של בקר, ומספק תיאור מקיף של האפיונים שלהן.
1 מטרתנו היא לפתח מודל רקמת ריאה אורגנוטיפית. 2 לכן, ביצענו אופטימיזציה של דה-צלולריזציה 3 של רקמת ריאה של בקר 4 והרכבה מחדש של הידרוג'לים מטריצה חוץ-תאיים ריאתיים. 5 במחקר זה, 6 אנו מבקשים להבין את ההשפעה 7 של שיטות דה-צלולריזציה שונות 8 על המאפיינים הביוכימיים והמכניים 9 של הידרוג'לים ריאתיים משוחזרים.
10 אחד האתגרים העיקריים של פרוטוקולי דה-צלולריזציה11 הוא השגת יציבות מכנית 12 בהידרוג'לים משוחזרים, 13 הדורשים הבנה 14 של השפעות דה-צלולריזציה 15 על תכונות מכניות. 16 לתכונות אלה, כגון נוקשות וצמיגות, 17 יש השפעות מכריעות על התנהגויות תאיות. 18 ביססנו מתודולוגיות19 המפרקים ביעילות את הריאה של בקר, 20 המניבים הידרוג'לים ריאתיים הניתנים לשכפול 21 המדגימים אנלוגיות ראויות לציון 22 עם המטריצה החוץ תאית של הריאה האנושית.
23 לפיכך, קיימת הבטחה ממשית 24 בשימוש בהידרוג'ל dECM ריאתי מקומי 25 לצורך מידול מחלות 26 בהקשר של הריאה. 27 הנדסנו רקמות28 כדי למדל מצבים הומיאוסטטיים ומחלות 29 עם דגש מיוחד על אינטראקציות מטריצת תאים. 30 לכן, אנו מעוניינים להבין את התפקיד 31 של מטריצות חוץ-תאיות אורגנוטיפיות, 32 הן מבחינת התוכן הייחודי והן מבחינת היבטים מכניים 33 על התנהגות התא.
34 המחקר הנוכחי שלנו מתמקד בבניית מודלים ביומימטיים, 35 מודלים אורגנואידים ספציפיים למטופל של סרטן.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה מתמקד באופטימיזציה של שיטות דסלולריזציה (הסרת תאים) עבור רקמת ריאה בקר, במטרה לפתח מודל של רקמת ריאה אורגנוטיפית. המחקר בוחן כיצד טכניקות דסלולריזציה שונות משפיעות על התכונות הביוכימיות והמכניות של הידרוגלים משוחשרי ריאה.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדעי
- מדעי העצבים
- ביולוגיה
- הנדסת רקמות
רקע
- דה-צלולריזציה (Decellularization) היא קריטית ליצירת מודלים של רקמות.
- יציבות מכנית מהווה אתגר בגידלים של הידרוג'ל reconstituted.
- הבנת התכונות המכניות חיונית להתנהגות התאים.
- הידרוג'לים reconstituted צריכים לחקות את המטריצה החוץ-תאית של ריאה אנושית.
מטרת המחקר
- פיתוח מודל מהימן של רקמת ריאה אורגנוטיפית.
- הערכת ההשפעה של שיטות דסלולריזציה על הידרוג'לים של ריאה.
- שיפור התכונות המכניות של הידרוג'לים שחופשו.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- דה-צלולריזציה (Decellularization) של רקמת ריאה בקר.
- אפיון של תכונות ביוכימיות של הידרוגלים.
- הערכה של תכונות מכניות כגון קשיחות וויסקו-אלסטיות.
- שחזור של הידרוגלים ממטריצה חוץ-תאית של ריאה.
תוצאות עיקריות
- דסלולריזציה מוצלחת שהביאה להפקת הידרוג'לים של ריאה בעלי הדירות גבוהה.
- ההידרוג'לים הפגינו יציבות מכנית ותכונות רלוונטיות.
- דמיון בולט למטריצה חוץ-תאית של ריאה אנושית.
- תובנות לגבי הקשר בין הדסלולריזציה לבין התכונות המכניות.
מסקנות
- שיטות דה-צלולריזציה משפיעות באופן משמעותי על תכונות ההידרוג'ל.
- ניתן להשיג יציבות מכנית באמצעות פרוטוקולים מותאמים.
- מחקר זה תורם לפיתוח של מודלים של רקמת ריאה.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
הידרוג'לים של מטריצה חוץ-תאית (ECM) של ריאה שעברה דה-צלולציה (Decellularized) מציעים פלטפורמה אורגנוטיפית הניתנת לשחזור למידול ביולוגיה של הריאה ומחלות ריאה בשלבי גילוי מוקדמים ובמחקר פרה-קלני. היכולת לשלוט במאפיינים ביוכימיים ומכניים ולאפיין אותם מאפשרת ביטחון חיזוי במחקרי אינטראקציה בין תאים למטריצה, ותומכת ברצף תרגומי ממודלים in vitro לרלוונטיות in vivo. גישה זו נותנת מענה לנקודת הכרעה קריטית במיון תיקי פיתוח על ידי אספקת חלופה רלוונטית פיזיולוגית למוצרי ECM מסחריים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח ביו-פרמצבטיים
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בדיקה של אינטראקציות בין תאים למטריצה בסביבה מיקרוסקופית של ריאה הדמומה למצב טבעי.
- תומך בהפחתת סיכונים ביולוגיים על ידי הבהרת ההשפעה של הרכב ומכניקה של ה-ECM על התנהגות תאית.
- מסייע בתיקוף פונקציונלי של מטרות במערכות הרלוונטיות למחלה.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מספק הידרוגלים סטנדרטיים וניתנים לשחזור עבור בדיקות מבוססות תאים בשלבים מאוחרים יותר.
- מספק נתוני קריאה מכניים כמותיים (קשיחות, אלסטיות ויסקוזית) להשוואה של תנאי הבדיקה.
- מאפשר הכנה בקנה מידה רחב של תשתיות ECM עבור פלטפורמות של סריקה בעלת תוכן גבוה.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאימה מודלים in vitro לתכונות ה-ECM של ריאה אנושית לצורך שיפור מידול מחלות.
- תומכת בפיתוח מודלים של אורגנואידים ספציפיים למטופל לצורך גילוי ביומרקרים טרנסלציונליים.
- מפחיתה עמימות מכניסטית בתיקוף פרה-קליני על ידי שמירה על אותי ECM טבעיים.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד
תהליך עבודה זה של דסלולריזציה ואפיון הידרוג'ל מגשר בין שלבי הגילוי המוקדמים, פיתוח בדיקות ומחקר תרגומי, על ידי אספקת פלטפורמת ECM אורגנוטיפית שעברה תיקוף.
- ביולוגיה של גילוי: תומכת בבדיקת השערות על התנהגות תאים המונעת על ידי ECM ועל מודולציה של מסלולים.
- סריקה: מספקת נקודות ייחוס מכניות כמותיות הניתנות לשחזור לצורך סטנדרטיזציה של בדיקות.
- אנליטיקה: מאפשרת מדידה של מודולי אחסון והפסד, קינטיקה של ג'לציה והרפיית מאמץ לניתוח השוואתי.
- מחקר תרגומי: מקלה על הרציפות ממודלים in vitro למודלים פרה-קליניים על ידי חיקוי של ECM של ריאה אנושית.
- שימוש חוזר ארגוני: מקימה פלטפורמת הידרוג'ל ECM הניתנת לשימוש חוזר וניתנת להתאמה למודלים של מחלות ומסעות סריקה.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי ומפחית עמימות מכניסטית במחקרי תא-מטריצה.
- ערך תפעולי: מספק תתי-מצעים (substrates) של ECM סטנדרטיים, ניתנים להרחבה ולשחזור עבור תהליכי מו"פ.
- ערך אסטרטגי: משפר את קבלת ההחלטות של go/no-go ואת היעילות ההונית על ידי אפשור מערכות מודל רלוונטיות פיזיולוגית.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכונים ובקידום של מודלים של מחלות והיפותזות טיפוליות.
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות בדקולולריזציה של רקמות ובייצור הידרוג'ל ECM.
- נדרשת גישה לתשתיות רהומטריה ואנליזה היסטולוגית לצורך אפיון מכני וביוכימי.
- נדרשת סטנדרטיזציה בין-צוותית של פרוטוקולי הדקולולריזציה והכנת ההידרוג'ל.
- ייתכן שיידרש ביצוע התאמות עבור מקורות רקמה שונים או הקשרי מחלה שונים.
- התכונות המכניות והרכב ה-ECM רגישים לבחירת שיטת הדקולולריזציה.
שאלות נפוצות על ביו-פארמה
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:34
Harvesting, Decellularization, and Pepsin Digestion of Bovine Lung Tissues for Decellularized Lung Extracellular Matrix Hydrogel Formation
4:25
Assessment of Gelation Kinetics and Stress‐Relaxation Properties in Decellularized Lung Extracellular Matrix Hydrogels Using Oscillatory Rheology
