רישום תקינות תפקודית של מחסום ב-bend.3 תאי אנדותל וסקולריים באמצעות זיהוי התנגדות חשמלית טרנסאנדותל
29 בספטמבר 2023
פרוטוקול זה מתאר מודל אמין ויעיל במבחנה של מחסום הדם במוח. השיטה משתמשת בתאי אנדותל של כלי דם מוחיים בעכבר bend.3 ומודדת התנגדות חשמלית טרנסממברנלית.
מחקרים נוכחיים משתמשים בדרך כלל בבדיקות חדירות ובביטוי חלבונים הקשור כדי לאמת את הדיוק של זיהוי TEER. מודל BBB של תאים חד-שכבתיים בסגולה פחות יעיל לבדיקת תרופות, והשימוש ביותר תאים מקשה על בניית המודל. הפרוטוקול של מחקר זה פשוט יחסית, שכן ההליך הלא פולשני מאפשר להשתמש בדגימות התאים בניסויים אחרים לאחר זיהוי TEER.
הזיהוי של TEER כדי להעריך את החדירות של מודלים התא יכול להאיץ את ההקרנה של תרופות לטיפול ומניעה של מערכת העצבים המרכזית כדי להגדיל את שיעור ההצלחה של פיתוח תרופות חדשות. בעתיד, אנו נזהה את הביטוי של חלבון צומת הדוק בתאי התא העליון של דופן החזה כדי לוודא שתוצאות בדיקת TEER יכולות לייצג ביעילות את שלמות תפקוד מחסום BBB.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה מציג מודל in vitro מהימן של מחסום הדם-מוח (BBB) תוך שימוש בתאים אנדותליאליים של כלי דם מוחיים מעכברים (bEnd.3). המודל בוחן את ההתנגדות החשמלית הטרנס-ממברנלית (TER) כדי להעריך את שלמות ה-BBB, ובכך מסייע בסינון תרופות לטיפולים במערכת העצבים המרכזית.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- ביולוגיה של התא
- מדעי המוח
- פרמקולוגיה
רקע
- מחסום הדם-מוח חיוני לשמירה על ההומאוסטזיס במערכת העצבים המרכזית.
- מודלים מסורתיים in vitro פחות יעילים לבדיקת תרופות בשל מגבלות במורכבות התאית.
- מחקר זה נותן מענה למגבלות אלו על ידי הצגת שיטה פשוטה יותר שאינה פולשנית.
מטרת המחקר
- לשיפור הערכת שלמות מחסום הדם-מוח (BBB) באמצעות מדידת TER.
- להקל על סריקת תרופות המכוונות להפרעות במערכת העצבים המרכזית.
- לאמת את הקשר בין ערכי TER לבין ביטוי חלבון בצומתים הדוקים (tight junction protein).
שיטות שנעשה בהן שימוש
- המחקר השתמש בתרבית תאי bEnd.3, שנזרעו וגודלו בפורמט של פלטה בעלת 96 בארות.
- התערבויות מרכזיות כללו הוספה של cobalt chloride להערכת החיוניות התאית ושלמות המחסום.
- ערכי TEER תועדו לאורך זמן כדי לקבוע את ההיווצרות והיציבות של מודל ה-BBB.
- בוצע ניתוח סטטיסטי כדי להשוות בין קבוצת הביקורת לקבוצות הטיפול.
תוצאות עיקריות
- התוצאות הצביעו על ירידה משמעותית בערכי ה-TEER לאחר טיפול בקובלט כלוריד, מה שמעיד על פגיעה בשלמות מחסום הדם המוחית (BBB).
- המחקר הראה את הפוטנציאל של שימוש ב-TER כשיטה מהימנה להערכת השפעות של תרופות על ה-BBB.
- יציבות של מחסום התאים הושגה עד היום החמישי, דבר המדגיש את יעילות השיטה.
מסקנות
- מחקר זה מדגים גישה פשוטה ויעילה להערכת שלמות מחסום הדם המוח (BBB) בפיתוח תרופות.
- התוצאות עשויות לשפר את ההבנה של התערבויות טיפוליות למחלות של מערכת העצבים המרכזית.
- ניתן להתאים את השיטות המתוארות ליישומים רחבים יותר במחקר פרמקולוגי.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
מדידת התנגדות חשמלית טרנס-אנדותליאלית (TEER) במודלים של שכבה אחת של תאי bEnd.3 מספקת מדד כמותי ולא פולשני לשלמות של מחסום הדם-מוח (BBB), ובכך היא תומכת באופן ישיר בשלבים מוקדמים של גילוי תרופות למערכת העצבים המרכזית (CNS). גישה זו מאפשרת הערכה מהירה של פגיעה במחסום ושל השבת תפקודו, ובכך מספקת מידע לתיקוף מטרות (target validation) ולהפחתת סיכונים מנגנוניים עבור פורטפוליו של תרופות נוירו-טיפוליות. שילוב של מודלי BBB מבוססי TEER מגביר את הביטחון החזוי בממשק שבין ביולוגיה של גילוי להערכה פרה-קלינית.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בדיקה ישירה של השלמות התפקודית של ה-BBB תחת תנאים מבוקרים.
- תומך בהפחתת סיכונים מכניסטית על ידי כימות פגיעה במחסום כתוצאה מפגיעות היפוקסיות או פרמקולוגיות.
- מקל על תיקוף תפקודי של מטרות עבור מועמדים לתרופות למערכת העצבים המרכזית (CNS) המשפיעות על תכונות המחסום.
סריקה ופיתוח בדיקות
- מספקת פלטפורמה ניתנת לשחזור ובעלת יכולת הרחבה להערכה כמותית של תפקוד מחסום.
- מנצבת תנאי בדיקה סטנדרטיים להשוואה בין השפעות של תרכובות שונות על שלמות ה-BBB.
- מספקת קריאות בזמן אמת שאינן הרסניות, המתאימות לתהליכי סריקה איטרטיביים.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאם מדידות של שלמות מחסום in vitro עם אסטרטגיות של ביומרקרים תרגומיים עבור תוכניות למערכת העצבים המרכזית (CNS).
- מאפשר רציפות ממחקרי מנגנון בשלב הגילוי ועד לתיקוף פרה-קליני של חומרים המודולים את מחסום הדם המוחי (BBB).
- תומך בהחלטות קידום מותאמות סיכון על ידי כימות תוצאות פונקציונליות הרלוונטיות לחשיפה למערכת העצבים המרכזית.
שילוב תהליכי עבודה וצינורות עיבוד
מודלים של מחסום דם-מוח (BBB) המבוססים על TEER ממוקמים בממשק שבין הגילוי המוקדם, זיהוי המולקולות המובילות וההערכה הפרה-קלינית של נכסים המכוונים למערכת העצבים המרכזית (CNS).
- ביולוגיה של הגילוי: מכמת את תפקוד המחסום כדי לבחון השערות על ויסות ה-BBB ומנגנוני פגיעה.
- סריקה: מספק פלטים כמותיים וסטנדרטיים לצורך מיון ותיעדוף של תרכובות.
- אנליטיקה: מאפשר השוואה סטטיסטית של ערכי התנגדות בין תנאים ניסיוניים ונקודות זמן שונות.
- מחקר תרגומי: מגשר בין נתונים על שלמות המחסום in vitro לבין חשיפה in vivo ואסטרטגיות של סממנים ביולוגיים.
- שימוש חוזר ארגוני: מציע פלטפורמת בדיקה ניתנת לשימוש חוזר שאינה הרסית עבור קמפיינים שוטפים לגילוי תרופות למערכת העצבים המרכזית (CNS).
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי במנגנונים המכוונים למחסום הדם המוחה (BBB) ומפחית עמימות ביולוגית.
- ערך תפעולי: מייעל את הגדרת הבדיקה, משפר את השחזוריות ומאפשר התאמה לסריקה בעלת תפוקה גבוהה.
- ערך אסטרטגי: משפר את קבלת ההחלטות לגבי המשך או הפסקה (go/no-go) ואת הקצאת ההון עבור פורטפוליו של מערכת העצבים המרכזית (CNS).
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתיעדוף נכסים מותאם סיכון בהתבסס על תוצאות פונקציונליות של ה-BBB.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בתרביות של תאי אנדותל ובשימוש במכשור TEER.
- מחייב כיול ותחזוקה של מערכות הוולטמטר והאלקטורודים לקבלת תוצאות מהימנות.
- מפיק תועלת מפרוטוקולים סטנדרטיים להבטחת שחזוריות בין צוותים שונים.
- ניתן להתאמה לסוגי תאים שונים הרלוונטיים למערכת העצבים המרכזית (CNS) ולחשיפה להיפוקסיה או לגירויים פרמקולוגיים.
- מוגבל בשל הפשטות של מודלים בשכבה אחת (monolayer) בהשוואה למבנה המורכב של מחסום הדם המוח (BBB) בתוך הגוף (in vivo).
שאלות נפוצות בנושא ביו-פארמה
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:17
Culture of bEnd·3 Cells and Cell Viability After CoCl2 Treatment
3:47
In Vitro Blood‐Brain Barrier Model Assembly for Measurement of TEER
7:24
Barrier Destruction and Statistical Analysis After TEER Measurement in an In Vitro Blood‐Brain Barrier Model
