Registrazione dell'integrità funzionale della barriera su cellule endoteliali vascolari bEnd.3 tramite rilevamento della resistenza elettrica transendoteliale
29 settembre 2023
Questo protocollo descrive un modello in vitro affidabile ed efficiente della barriera emato-encefalica. Il metodo utilizza cellule endoteliali vascolari cerebrali di topo bEnd.3 e misura la resistenza elettrica transmembrana.
Gli studi attuali utilizzano in genere test di permeabilità e l'espressione proteica associata per verificare l'accuratezza del rilevamento di TEER. Il modello BBB di cellule monostrato in virtù è meno efficace per lo screening dei farmaci e l'uso di più cellule rende più difficile la costruzione del modello. Il protocollo di questo studio è relativamente semplice, in quanto la procedura non invasiva consente di utilizzare i campioni di cellule in altri esperimenti dopo il rilevamento di TEER.
Il rilevamento di TEER per valutare la permeabilità dei modelli cellulari può accelerare lo screening dei farmaci per il trattamento e la prevenzione del sistema nervoso centrale per aumentare il tasso di successo dello sviluppo di nuovi farmaci. In futuro, rileveremo l'espressione della proteina della giunzione stretta nelle cellule del compartimento superiore della parete toracica per verificare che i risultati del test TEER possano rappresentare efficacemente l'integrità della funzione di barriera della BBB.
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Panoramica
Questo studio presenta un modello in vitro affidabile della barriera ematoencefalica (BBB) utilizzando cellule endoteliali vascolari cerebrali di topo (bEnd.3). Il modello valuta la resistenza elettrica transmembrana (TER) per verificare l'integrità della BBB, facilitando lo screening di farmaci per trattamenti del sistema nervoso centrale.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Biologia cellulare
- Neuroscienze
- Farmacologia
Sfondo
- La barriera ematoencefalica è fondamentale per mantenere l'omeostasi nel sistema nervoso centrale.
- I modelli tradizionali in vitro sono meno efficaci per i test farmacologici a causa delle limitazioni nella complessità cellulare.
- Questo studio affronta tali limitazioni presentando un metodo più semplice e non invasivo.
Scopo dello studio
- Migliorare la valutazione dell'integrità della barriera ematoencefalica mediante la misurazione della resistenza elettrica transepiteliale (TER).
- Semplificare lo screening di farmaci mirati a disturbi del sistema nervoso centrale.
- Verificare la relazione tra i valori di TER e l'espressione delle proteine delle giunzioni strette.
Metodi Utilizzati
- Lo studio ha utilizzato colture cellulari di bEnd.3, seminate e coltivate in piastre a 96 pozzetti.
- Le principali interventi hanno incluso l'aggiunta di cloruro di cobalto per valutare la vitalità cellulare e l'integrità della barriera.
- I valori di TEER sono stati registrati nel tempo per determinare la formazione e la stabilità del modello di BBB.
- È stata effettuata un'analisi statistica per confrontare i gruppi di controllo e quelli trattati.
Risultati principali
- I risultati hanno indicato una riduzione significativa dei valori di TEER dopo il trattamento con cloruro di cobalto, a indicare un'integrità compromessa della BEE.
- Lo studio ha mostrato il potenziale dell'uso del TER come metodo affidabile per valutare gli effetti dei farmaci sulla BEE.
- La stabilità della barriera cellulare è stata raggiunta al quinto giorno, a sottolineare l'efficacia del metodo.
Conclusioni
- Questo studio dimostra un approccio semplificato ed efficace per valutare l'integrità della barriera ematoencefalica nello sviluppo di farmaci.
- I risultati potrebbero migliorare la comprensione degli interventi terapeutici per le malattie del sistema nervoso centrale.
- I metodi descritti potrebbero essere adattati per applicazioni più ampie nella ricerca farmacologica.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
La misurazione della resistenza elettrica transendoteliale (TEER) nei modelli di monocultura bEnd.3 fornisce un'indicazione quantitativa e non invasiva dell'integrità della barriera ematoencefalica (BBB), sostenendo direttamente la scoperta precoce di farmaci per il sistema nervoso centrale (CNS). Questo approccio consente una valutazione rapida della compromissione e del ripristino della barriera, fornendo informazioni utili per la validazione degli obiettivi e la riduzione dei rischi meccanicistici nei portafogli di neurofarmaci. L'integrazione di modelli BBB basati sul TEER migliora l'affidabilità predittiva al confine tra biologia della scoperta e valutazione preclinica.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo di Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Bersaglio
- Permette un'analisi diretta dell'integrità funzionale della barriera ematoencefalica in condizioni controllate.
- Consente la riduzione del rischio meccanicistica quantificando il danno alla barriera causato da insulti ipossici o farmacologici.
- Facilita la validazione funzionale di bersagli terapeutici per farmaci del sistema nervoso centrale che influenzano le proprietà della barriera.
Sviluppo di screening e saggi
- Fornisce una piattaforma riproducibile e scalabile per la valutazione quantitativa della funzione di barriera.
- Standardizza le condizioni del saggio per il confronto incrociato degli effetti dei composti sull'integrità della BEE.
- Fornisce letture in tempo reale e non distruttive, adatte per flussi di lavoro di screening iterativi.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Allinea le misurazioni dell'integrità della barriera in vitro a strategie traslazionali di biomarcatori per programmi del sistema nervoso centrale.
- Permette una continuità dagli studi meccanicistici nella fase di scoperta alla validazione preclinica di agenti modulatori della barriera ematoencefalica.
- Supporta decisioni di avanzamento basate sulla valutazione del rischio, quantificando esiti funzionali rilevanti per l'esposizione al sistema nervoso centrale.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
I modelli di BEE basati sul TEER si collocano all'incrocio tra la fase iniziale di scoperta, l'identificazione dei composti promettenti e la valutazione preclinica di farmaci diretti al sistema nervoso centrale.
- Biologia della scoperta: Quantifica la funzione di barriera per verificare ipotesi riguardo alla modulazione della BEE e ai meccanismi di danno.
- Screening: Fornisce output standardizzati e quantitativi per il triage e la priorizzazione di composti.
- Analisi: Permette il confronto statistico dei valori di resistenza tra diverse condizioni sperimentali e punti temporali.
- Ricerca traslazionale: Collega i dati sull'integrità della barriera in vitro con strategie di esposizione in vivo e biomarcatori.
- Riutilizzo aziendale: Offre una piattaforma saggistica riutilizzabile e non distruttiva per campagne continue di scoperta di farmaci per il SNC.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva nei meccanismi mirati alla barriera ematoencefalica e riduce l'ambiguità biologica.
- Valore operativo: Semplifica l'allestimento del saggio, migliora la riproducibilità e consente l'adattamento ad alta produttività.
- Valore strategico: Migliora il processo decisionale di avanzamento o interruzione dei progetti e l'allocazione del capitale per i portafogli nel settore del sistema nervoso centrale.
- Impatto sul portafoglio: Favorisce la priorizzazione degli asset corretta per il rischio in base agli esiti funzionali sulla barriera ematoencefalica.
Considerazioni relative all'implementazione
- Richiede competenze nella coltura cellulare endoteliale e nell'uso di strumentazione per la misurazione della resistenza elettrica transepiteliale (TEER).
- Necessita della calibrazione e della manutenzione di sistemi voltmetrici ed elettrodi per ottenere risultati affidabili.
- Traggo beneficio da protocolli standardizzati per garantire la riproducibilità tra diversi gruppi di lavoro.
- Adattabile a diverse tipologie cellulari rilevanti per il sistema nervoso centrale e a condizioni di ipossia o sfide farmacologiche.
- Limitato dalla semplicità dei modelli a monocstrato rispetto all'architettura complessa della barriera ematoencefalica in vivo.
Domande frequenti sulla biofarmaceutica
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
