Sistema modello intestinale tridimensionale (3D) di base con una componente immunitaria
1 settembre 2023
Qui descriviamo la costruzione di un sistema modello di linea cellulare intestinale tridimensionale (3D) di base e un protocollo di inclusione della paraffina per la valutazione microscopica ottica di equivalenti intestinali fissi. La colorazione di proteine selezionate consente l'analisi di più parametri visivi da un singolo esperimento per un potenziale utilizzo in studi preclinici di screening farmacologico.
Lo scopo del lavoro è quello di utilizzare questi modelli tridimensionali in vitro di linee cellulari umane per studiare il fatto di composti benefici e utili sul tessuto intestinale. I modelli possono essere utilizzati per approfondire la comprensione della ricerca e anche come modello farmacologico di base. Utilizzando i composti di origine vegetale, spermidina ed eugenolo, sia separatamente che insieme sotto forma di integratore, misuriamo gli aumenti benefici dell'autofagia e la diminuzione dell'infiammazione utilizzando questi modelli.
Successivamente saremo anche in grado di dimostrare l'effetto potenzialmente dannoso del glutine estratto da alcune varietà di grano sui tessuti intestinali. Attualmente stiamo utilizzando sistemi in vitro a prezzi economici, standardizzati e facilmente ripetibili che riflettono meglio la fisiologia dell'intestino umano come alternativa ai modelli animali. Poiché utilizziamo anche linee cellulari umane commerciali piuttosto che cellule di origine vegetale, le risposte dello studio sono più applicabili alla popolazione generale.
Il protocollo si basa interamente sull'utilizzo di diverse linee. In questo modo il modello è più standardizzato e riproducibile. Inoltre, la coltivazione simultanea di diverse linee cellulari, enterociti, fibroblasti e cellule del sistema immunitario, consente risposte cellulari più vicine a ciò che accade nel paziente.
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Panoramica
Questo studio presenta un sistema modello tridimensionale (3D) basato su linee cellulari intestinali per indagare gli effetti di vari composti sulla salute intestinale. Utilizzando questo modello, i ricercatori hanno dimostrato che composti di origine vegetale come la spermidina e l'eugenolo possono potenziare processi cellulari benefici, mentre il glutine di specifiche varietà di grano potrebbe danneggiare i tessuti intestinali.
Componenti Chiave dello Studio
Area di Ricerca
- Biologia cellulare
- Salute e patologia intestinale
- Screening farmacologico
Sfondo
- Necessità di sistemi in vitro migliorati che rispecchino la fisiologia umana.
- Sfide associate ai modelli animali tradizionali.
- Importanza di modelli standardizzati e riproducibili.
Metodi Utilizzati
- Cocoltura tridimensionale di linee cellulari di enterociti, fibroblasti e cellule immunitarie.
- Valutazione delle risposte cellulari ai trattamenti.
- Inclusione in paraffina per l'analisi istologica.
Risultati principali
- Aumento dell'autofagia e dell'infiammazione con composti vegetali.
- Riduzione dello spessore dello strato epiteliale e interruzione del monocito cellulare con elevato contenuto di glutine.
- Attivazione e differenziamento dei monociti in seguito all'esposizione al glutine.
Conclusioni
- Lo studio fornisce un modello in vitro affidabile per lo studio delle risposte intestinali ai componenti della dieta.
- I risultati sono rilevanti per comprendere gli effetti della dieta sulla salute intestinale umana.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
Modelli tridimensionali intestinali con componenti immunitari soddisfano la necessità di sistemi fisiologicamente rilevanti e riproducibili nella scoperta precoce di farmaci e nei test di tossicità. Questo modello consente una valutazione quantitativa dell'integrità della barriera, dell'attivazione immunitaria e delle risposte del tessuto a composti sia benefici che dannosi, supportando una valutazione preclinica predittiva. La sua progettazione standardizzata basata su cellule facilita la continuità traslazionale e riduce la dipendenza dai modelli animali, in linea con le priorità di ricerca e sviluppo aziendali.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Bersaglio
- Permette l'analisi di ipotesi terapeutiche relative all'infiammazione intestinale e alla funzione della barriera.
- Supporta la riduzione del rischio biologico modellando le interazioni immuno-epiteliali in un sistema controllato.
- Facilita la validazione funzionale degli obiettivi attraverso letture quantitative dell'integrità epiteliale e dell'attivazione immunitaria.
- Fornisce un'elevata capacità predittiva per la selezione di composti nei portafogli delle fasi iniziali.
Sviluppo di screening e saggi
- Prepara sistemi intestinali 3D validati per flussi di lavoro di screening di composti successivi.
- Fornisce output standardizzati, riproducibili e quantitativi come lo spessore del monostrato e l'espressione delle proteine delle giunzioni strette.
- Consente una valutazione affidabile di agenti pro-infiammatori e anti-infiammatori.
- Supporta la scalabilità e il riutilizzo della piattaforma per iniziative di screening ad alto rendimento.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Si allinea a meccanismi rilevanti per la malattia modellando risposte intestinali di tipo immunitario.
- Garantisce continuità dalla scoperta alla validazione preclinica dell'integrità della barriera e della modulazione immunitaria.
- Permette decisioni di avanzamento basate sul rischio, fondate su endpoint quantificabili e clinicamente rilevanti.
- Supporta la riduzione del rischio meccanicistica per composti mirati all'infiammazione intestinale o al malfunzionamento della barriera.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Questo sistema modello intestinale 3D si integra nel percorso dalla scoperta alla fase preclinica, sostenendo sia la validazione del bersaglio che l'identificazione di composti attivi per sostanze che influenzano la salute intestinale.
- Biologia della scoperta: Facilita la verifica di ipotesi sulle interazioni immuno-epiteliali e sulla compromissione della barriera.
- Screening: Fornisce sistemi pronti per i saggi, riproducibili, con output istologici e immunologici quantitativi.
- Analisi: Consente la misurazione dello spessore del monostrato, dei livelli delle proteine delle giunzioni strette e dell'attivazione delle cellule immunitarie per analisi comparative.
- Ricerca traslazionale: Modella risposte rilevanti per le malattie, favorendo l'allineamento dei biomarcatori e la continuità preclinica.
- Riutilizzo aziendale: Offre una piattaforma standardizzata e riutilizzabile per la valutazione di diversi composti e studi meccanicistici.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva e riduce l'ambiguità meccanicistica nella modellizzazione delle malattie intestinali.
- Valore operativo: Fornisce flussi di lavoro standardizzati, riproducibili e scalabili per team interfunzionali.
- Valore strategico: Migliora il processo decisionale di avanzamento o interruzione e l'efficienza del capitale fornendo dati preclinici robusti.
- Impatto sul portafoglio: Consente la priorizzazione e la progressione di candidati mirati alla salute intestinale, adeguata al rischio.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze nella coltura cellulare 3D, nell'immunoeistochemia e nell'analisi quantitativa delle immagini.
- Necessita dell'accesso a strutture per la coltura cellulare, attrezzature per istologia e infrastrutture analitiche per la quantificazione di citochine e proteine.
- Richiede una standardizzazione intersettoriale dei protocolli per garantire riproducibilità e confrontabilità dei dati.
- È adattabile a diverse classi di composti, ma potrebbe richiedere un'ottimizzazione per specifici modelli di malattia o endpoint.
- Le limitazioni includono la complessità del modello e le potenziali differenze rispetto alle risposte del tessuto umano in vivo.
Domande frequenti sulla biofarmaceutica
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:32
Preparation of the Basic 3D Reconstructed Intestinal Mucosa Model for Microscopic Evaluation of Fixed Intestinal Equivalents
5:07
Paraffin Embedding of Basic 3D Reconstructed Intestinal Mucosa Model for Immune‐Histochemical Staining
