Imaging del calcio nelle retine piatte stimolate elettricamente
18 agosto 2023
Le protesi retiniche hanno la capacità di generare percezioni visive. Per far progredire lo sviluppo di nuove protesi, sono necessari metodi ex vivo per testare i dispositivi prima dell'impianto. Questo articolo fornisce un protocollo completo per studiare l'attività del calcio nello strato di cellule gangliari retiniche quando sottoposto a stimolazione elettrica.
Sebbene ci siano stati tentativi di testare dispositivi retinici impiantabili utilizzando metodi ex vivo, è mancato un protocollo completo e dettagliato dall'ottenimento del campione all'analisi dei dati. Con questo lavoro, miriamo a colmare questa lacuna fornendo a ricercatori di diversa provenienza gli strumenti necessari per intraprendere con sicurezza esperimenti di stimolazione neurale retinica. L'imaging del calcio è una tecnica popolare per lo studio dell'attività neurale che offre diversi vantaggi rispetto ai metodi non ottici.
Fornisce una risoluzione cellulare e può mirare a specifici tipi di cellule. È particolarmente utile per testare nuovi MEA in quanto consente la discriminazione tra cellule attive e inattive in seguito alla stimolazione elettrica. Stiamo introducendo una solida metodologia per studiare le risposte dei neuroni retinici mediante l'uso dell'imaging del calcio.
Questo approccio potrebbe offrire informazioni sull'eccitazione selettiva delle cellule, un passo fondamentale nello sviluppo di migliori protocolli di stimolazione, nel miglioramento delle prestazioni dell'impianto e nell'avanzamento dello stato dell'arte. Il nostro laboratorio si concentra sullo sviluppo di tecniche avanzate di microscopia. Attualmente, stiamo lavorando alla registrazione della dinamica del calcio in 3D per ottenere una migliore comprensione dell'interazione negativa nell'intero tessuto.
Panoramica
Questo studio esplora un protocollo dettagliato per l'esame dell'attività del calcio in cellule gangliari retiniche sottoposte a stimolazione elettrica, fondamentale per lo sviluppo di protesi retiniche. I ricercatori utilizzano l'imaging del calcio come metodo per indagare l'attività neuronale, fornendo informazioni sull'eccitazione selettiva dei neuroni retinici.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Fisiologia retinica
- Imaging del calcio
Sfondo
- Le protesi retiniche possono generare percezioni visive.
- Sono necessari metodi ex vivo per testare efficacemente questi dispositivi.
- L'imaging del calcio fornisce una risoluzione cellulare per lo studio dell'attività neuronale.
- Il protocollo affronta le lacune nelle metodologie di test complete.
Scopo dello studio
- Fornire ai ricercatori una metodologia robusta per esperimenti di stimolazione della retina neurale.
- Permettere il collaudo di nuovi dispositivi protesici retinici prima dell'impianto.
- Migliorare la comprensione delle risposte cellulari all'interno del layer dei neuroni gangliari della retina.
Metodi Utilizzati
- Utilizzo di preparati retinici ex vivo da ratti anestetizzati per valutare la dinamica del calcio.
- Gli indicatori del calcio vengono iniettati nel corpo vitreo da 2 a 3 settimane prima dell'acquisizione delle immagini.
- I protocolli prevedono tecniche chirurgiche precise per l'estrazione e il montaggio della retina.
- La microscopia a fluorescenza viene utilizzata per visualizzare l'attività neuronale durante la stimolazione elettrica.
Risultati principali
- L'imaging del calcio consente di discriminare tra cellule attive e inattive durante la stimolazione.
- Hanno rivelato relazioni tra i livelli di corrente e le distanze delle cellule dagli elettrodi stimolanti.
- Una metodologia dettagliata supporta una valutazione migliorata delle risposte delle cellule retiniche.
Conclusioni
- Lo studio stabilisce un quadro per l'analisi delle risposte dei neuroni retinici alla stimolazione elettrica.
- Le informazioni ottenute potrebbero migliorare la progettazione e il funzionamento delle protesi retiniche future.
- Questo protocollo migliora la comprensione dei meccanismi neuronali rilevanti per le protesi visive.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
L'imaging del calcio ex vivo affidabile su retine montate in piano e stimolate elettricamente permette una validazione funzionale in fase precoce dei dispositivi protesici retinici prima di studi in vivo. Questo approccio fornisce informazioni utili sui modelli di attivazione neuronale, supportando la riduzione dei rischi meccanicistici e aumentando la previsione predittiva nello sviluppo del dispositivo. L'integrazione di dati quantitativi sulle risposte neuronali in questa fase orienta le decisioni di avanzamento o interruzione e la priorità del portafoglio nella ricerca e sviluppo per il ripristino della visione.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Permette un'analisi diretta dell'attivazione neurale in risposta a stimolazione elettrica.
- Consente la validazione funzionale della segnalazione indotta dal dispositivo in tessuto retinico rilevante per la malattia.
- Fornisce chiarezza meccanicistica riguardo all'eccitazione selettiva delle cellule gangliari retiniche.
- Facilita la valutazione predittiva delle prestazioni del dispositivo prima di studi sugli animali.
Sviluppo di screening e saggi
- Stabilisce un saggio riproducibile ex vivo per la valutazione di protocolli di stimolazione.
- Fornisce letture quantitative di imaging del calcio per confronti standardizzati tra dispositivi.
- Permette la scalabilità e il riutilizzo del saggio per l'ottimizzazione iterativa dei dispositivi.
- Consente di discriminare tra popolazioni neurali attive e inattive in condizioni definite.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Allinea dati di risposta neurale ex vivo con endpoint traslazionali per lo sviluppo di protesi.
- Garantisce continuità dalla progettazione del dispositivo alla validazione preclinica dell'attivazione neurale.
- Riduce il rischio biologico confermando il funzionamento del dispositivo in tessuti fisiologicamente rilevanti prima dei test in vivo.
- Supporta l'avanzamento mirato al rischio dei dispositivi candidati in base a profili quantitativi di attivazione neurale.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Questo protocollo di imaging del calcio si colloca tra l'ingegnerizzazione del dispositivo e la validazione in vivo, consentendo uno screening funzionale e una riduzione del rischio meccanicistica nell'intero percorso dalla scoperta alla fase preclinica.
- Biologia della scoperta: Quantifica l'attivazione neurale per verificare le ipotesi sui dispositivi e chiarire i percorsi di stimolazione.
- Screening: Fornisce letture quantitative e riproducibili per il confronto tra protocolli e dispositivi.
- Analisi: Estrae tracce di calcio e dati di attivazione spaziale per guidare l'ottimizzazione del dispositivo.
- Ricerca traslazionale: Collega i risultati ottenuti ex vivo ai modelli preclinici mediante la validazione delle risposte neurali indotte dal dispositivo.
- Riutilizzo aziendale: Offre un flusso di lavoro standardizzato adattabile a diversi candidati dispositivo e paradigmi di stimolazione.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva e riduce l'ambiguità meccanicistica nel funzionamento del dispositivo.
- Valore operativo: Standardizza la validazione ex vivo, migliorando la riproducibilità e la scalabilità.
- Valore strategico: Consente decisioni informate di tipo go/no-go e uno sviluppo del dispositivo più efficiente in termini di capitale.
- Impatto sul portafoglio: Supporta la priorizzazione e lo sviluppo dei candidati alla protesi retinica corretta rispetto al rischio.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze nella dissezione della retina, nell'imaging del calcio e nella stimolazione elettrofisiologica.
- Richiede l'accesso alla microscopia a fluorescenza, alle matrici di microelettrodi e al software analitico.
- Necessita di una standardizzazione condivisa tra i gruppi di lavoro per i parametri di stimolazione e i protocolli di imaging.
- Potrebbe essere necessaria un'adattamento per modelli retinici diversi o per geometrie del dispositivo differenti.
- L'interpretazione dei dati deve tenere conto delle relazioni spaziali tra gli elettrodi e le cellule bersaglio.
