Mantenimento e valutazione di vari tipi di tessuti e cellule dell'occhio utilizzando un nuovo sistema di fluidica senza pompa
14 luglio 2023
L'analisi in tempo reale dei tessuti vivi fornisce importanti dati funzionali e meccanicistici. Questo documento descrive i protocolli e le variabili critiche per garantire una generazione accurata e riproducibile di dati da parte di un nuovo sistema fluidico multicanale senza pompe che mantiene e valuta un'ampia gamma di modelli di tessuti e cellule.
I dispositivi più comuni utilizzati per misurare il consumo di ossigeno non supportano la raccolta simultanea delle frazioni in uscita. È fondamentale analizzare anche il deflusso del test per correlare il metabolismo con la funzione tissutale. La tecnologia di misurazione di entrambi può valutare meglio i meccanismi cellulari che mediano la funzione tissutale e la malattia.
La sfida principale nella misurazione del consumo di ossigeno e dei tessuti vivi è fornire ossigeno adeguato per mantenere la vitalità e la funzione dei tessuti. Il modo migliore per farlo è con i sistemi di flusso. L'utilizzo della pressione del gas al posto delle pompe peristaltiche standard semplifica notevolmente la procedura ed elimina anche la formazione di bolle.
L'utilità di una misurazione metabolica è pari alla sua capacità di quantificare e riprodurre i risultati. Il nostro protocollo sfrutta la combinazione di una portata controllata con precisione con un rilevamento stabile dell'ossigeno disciolto sia in entrata che in uscita. Questo approccio è in grado di risolvere in modo riproducibile le variazioni nel consumo di ossigeno anche solo di pochi punti percentuali.
I processi biochimici che mediano la funzione retinica sono il risultato dell'interazione metabolica tra i vari tessuti dell'occhio. La capacità del nostro sistema di flusso di valutare più tipi di tessuto con geometrie diverse facilita lo studio delle proprietà intrinseche uniche di ciascun tipo di cellula e delle loro funzioni coordinate. Molte malattie che affliggono l'occhio sono causate da vie metaboliche e segnali alterati.
Ci stiamo concentrando sulla misurazione del consumo di ossigeno e del rilascio di sottoprodotti metabolici da parte dei tessuti oculari al fine di caratterizzare, comprendere e trattare lo sviluppo di malattie e degenerazioni retiniche.
Panoramica
Questo studio presenta un nuovo sistema fluidico multiflusso senza pompa per l'analisi in tempo reale di tessuti vivi, con un focus sul consumo di ossigeno e sui sottoprodotti metabolici nei tessuti oculari. La metodologia garantisce la generazione di dati accurati e riproducibili, fondamentali per comprendere la funzione tissutale e le malattie.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Metabolismo
- Oftalmologia
Sfondo
- La misurazione del consumo di ossigeno è fondamentale per valutare la vitalità del tessuto.
- I dispositivi tradizionali spesso non riescono a raccogliere contemporaneamente le frazioni di effluente.
- I sistemi di flusso migliorano il rifornimento di ossigeno ai tessuti vivi.
- Comprendere le vie metaboliche è essenziale per il trattamento delle malattie retiniche.
Scopo dello studio
- Sviluppare un sistema in grado di misurare sia il consumo di ossigeno sia le frazioni di efflusso.
- Caratterizzare i processi metabolici nei tessuti oculari.
- Migliorare la comprensione delle malattie retiniche e della degenerazione.
Metodi Utilizzati
- Assemblaggio di un sistema di coltura a flusso multicanale.
- Inserimento di camere per tessuti per l'analisi in tempo reale.
- Utilizzo della pressione gassosa per una fornitura stabile di ossigeno.
- Misurazione dei tassi di consumo di ossigeno e dei tassi di produzione di lattato.
Risultati principali
- Il sistema ha mantenuto con successo la vitalità del tessuto durante gli esperimenti.
- I tassi di consumo di ossigeno sono stati stabili e riproducibili.
- Le risposte agli inibitori metabolici sono state coerenti con i metodi tradizionali.
- Le cellule dell'epitelio pigmentato retinico hanno dimostrato risposte metaboliche simili a quelle dei tessuti retinici.
Conclusioni
- Il sistema senza pompa è efficace per l'analisi metabolica in tempo reale.
- Fornisce informazioni sulle interazioni metaboliche nei tessuti oculari.
- Questo approccio può contribuire alla comprensione e al trattamento delle malattie retiniche.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
La manutenzione robusta e la valutazione in tempo reale dei tessuti oculari mediante un sistema fluidico multiflusso senza pompa colma un'importante lacuna nell'analisi metabolica nella fase di scoperta. Questa piattaforma consente una quantificazione riproducibile del consumo di ossigeno e della produzione di metaboliti, supportando una valutazione predittiva affidabile nella validazione precoce dei bersagli e nella riduzione dei rischi meccanicistici nella scoperta di farmaci per le patologie della vista. La sua capacità di analisi simultanea di multipli tessuti migliora la continuità traslazionale e il processo decisionale nei portafogli di ricerca e sviluppo oftalmologico.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Bersaglio
- Permette un'analisi precisa delle vie metaboliche in diversi tessuti oculari.
- Supporta la validazione funzionale delle target mediante la correlazione tra consumo di ossigeno e vitalità del tessuto.
- Facilita la riduzione del rischio meccanicistico attraverso letture metaboliche riproducibili.
- Fornisce dati quantitativi per la selezione di target oftalmici in fase precoce.
Sviluppo di screening e saggi
- Fornisce condizioni di coltura basate sul flusso, validate, per la standardizzazione dei saggi.
- Genera misurazioni riproducibili di ossigeno e metaboliti per la valutazione della prontezza allo screening.
- Supporta la scalabilità mediante parallelizzazione multicanale e riutilizzo della piattaforma.
- Consente una valutazione affidabile degli effetti dei composti sul metabolismo del tessuto.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Allinea i prodotti metabolici a modelli rilevanti per la malattia di degenerazione retinica.
- Garantisce continuità dalla fase di scoperta alla validazione preclinica, supportando diversi tipi di tessuto.
- Fornisce dati aggiustati per il rischio per lo sviluppo di candidati mirati alla disfunzione metabolica nell'occhio.
- Potenzia il valore predittivo per lo sviluppo di biomarcatori traslazionali.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Questo sistema fluidico senza pompa si integra nel continuum dalla scoperta alla fase preclinica, consentendo analisi metaboliche guidate da ipotesi, lo sviluppo di saggi e la ricerca traslazionale in modelli oculari.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica delle ipotesi e la chiarificazione dei percorsi metabolici mediante il monitoraggio in tempo reale dell'ossigeno e dei metaboliti.
- Screening: Fornisce condizioni sperimentali standardizzate e riproducibili per la valutazione di composti.
- Analisi: Fornisce dati quantitativi per confrontare le risposte metaboliche tra diversi tessuti e condizioni.
- Ricerca traslazionale: Collega le fasi di scoperta e preclinica mediante modelli di tessuti e output pertinenti alle malattie.
- Riutilizzo aziendale: Offre una piattaforma riutilizzabile e multicanale adattabile a diversi tipi di tessuti e esigenze sperimentali.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva e riduce l'ambiguità meccanicistica nella validazione dei bersagli metabolici.
- Valore operativo: Semplifica i flussi di lavoro grazie a un design senza pompa, standardizzazione e riproducibilità.
- Valore strategico: Migliora le decisioni di avanzamento o interruzione e l'efficienza del capitale fornendo dati robusti e quantitativi in una fase precoce del processo.
- Impatto sul portafoglio: Consente una priorizzazione e un avanzamento basati sulla gestione del rischio di programmi oftalmologici mirati al disfunzionamento metabolico.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze nella manipolazione dei tessuti e nella progettazione di saggi metabolici.
- Necessita di strumentazione per la rilevazione ottica dell'ossigeno e per la raccolta delle frazioni.
- Richiede una standardizzazione condivisa tra i gruppi di lavoro per i flussi e i protocolli di carico del tessuto.
- Adattabile a diverse geometrie dei tessuti mediante ottimizzazione specifica del protocollo.
- I limiti pratici includono la calibrazione del flusso specifica per tipo di tessuto e l'allineamento dei sensori.
