血液脳関門のモデル化のためのMicroSiM(μSiM)バリア組織プラットフォームの使用
2024年1月12日
このレポートでは、血液脳関門モデルを構築するための μSiM プラットフォームでのアセンブリ、細胞培養、およびアッセイのプロトコルを提供します。
敗血症が脳に及ぼす影響や血液媒介因子の寄与を理解するために、血液脳関門の組織消化管モデルを開発しています。ヒト人工多能性幹細胞を使用。特定の患者集団の感受性に対する遺伝的要因の寄与を評価する予定です。
ティッシュチップコミュニティにおける現在の実験上の課題は、結果の再現性と外部ラボによる技術の採用です。独自の組織チップ設計、組織チップ内の少量、および標準的な機能アッセイの欠如はすべて、これらの課題の一因であり、多くの場合、ユーザーは主要な出力として蛍光ベースのアッセイに限定されます。マイクロSIMMデバイスは、汎用性の高いin vitroモデリングのためのモジュール性、高解像度のライフスタイルイメージングに最適なガラス光表面、超Syn 100ナノメートルの高生産性ナノメンブレンを提供し、シームレスな可溶性因子クロストークと正確な透過性アッセイを保証します。
マイクロシムでは、特定の細胞タイプが、脳血管の周囲を支える足場を提供するマトリックスタンパク質をより多く産生する傾向があることがわかっています。これで、炎症によってこれらの同じ細胞がマトリックスを強化または破壊し、それによってバリアの完全性が変化するかどうかを調べることができます。将来的には、アストロサイトやミクログリアなどの緑色細胞を含む別のコンパートメントをモデルに追加して、敗血症などの全身性炎症の場合にこれらの細胞が血液脳関門とどのように相互作用するかを研究します。
また、術後せん妄などの全身性炎症の原因を認知症と重ね合わせて調査する予定です。
概要
この研究では、脳機能に対する敗血症の影響を調査するために血液脳関門の組織チップモデルを開発します。ヒト誘導多能性幹細胞を用いて、患者の感受性に影響を与える遺伝的要因を評価することを目的としています。
研究の主要な構成要素
科学分野
- 神経科学
- 細胞生物学
- 組織工学
背景
- 血液脳関門を理解することは、神経学的疾患を研究する上で重要です。
- 現在の課題には、組織チップ技術における再現性と標準化が含まれます。
- MicroSIMデバイスは、in vitroモデリングのための革新的なソリューションを提供します。
- 炎症が関門の完全性に与える影響は、重要な調査領域です。
研究の目的
- 血液脳関門のダイナミクスを研究するための信頼できるモデルを作成すること。
- 全身性の炎症が脳の健康にどのように影響するかを探ること。
- 関門の完全性を維持する上で、異なる細胞タイプの役割を評価すること。
使用した方法
- 細胞培養のためのMicroSIMデバイスの組み立て。
- 内皮細胞のための細胞播種と培養プロトコル。
- 細胞間相互作用を可視化するための免疫染色技術。
- 関門特性のイメージングと分析のための共焦点顕微鏡。
主な結果
- MicroSIMデバイスは効果的な細胞培養条件を示しました。
- 炎症がマトリックスタンパク質の産生を変化させることが示されました。
- 効果的な共培養のための最適な播種密度が特定されました。
- 異なる細胞層が観察され、モデル開発の成功を示しました。
結論
- MicroSIMプラットフォームは、血液脳関門を研究するための有望なツールです。
- 今後の研究では、モデルをアストロサイトとミクログリアを含めるように拡張します。
- この研究は、全身性の炎症が脳に与える影響のより良い理解につながる可能性があります。
よくある質問
Executive Industry Relevance
The microSiM (µSiM) barrier tissue platform enables advanced modeling of the blood-brain barrier (BBB) with live cell imaging and direct quantitative permeability assessment. This capability addresses reproducibility and standardization challenges in preclinical BBB research, supporting predictive confidence in CNS drug discovery and mechanistic de-risking. The platform's compatibility with both primary and hiPSC-derived cells positions it as a reusable asset for translational neuroscience portfolios.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of BBB integrity and cellular interactions under disease-relevant conditions.
- Supports mechanistic de-risking by allowing direct assessment of matrix protein dynamics and barrier function.
- Facilitates functional target validation through quantitative permeability assays and immunofluorescence readouts.
Screening & Assay Development
- Provides a standardized, modular system for reproducible BBB model establishment across labs.
- Delivers quantitative outputs for permeability and immunostaining, supporting assay development and optimization.
- Enables high-resolution imaging and direct readout without membrane extraction, streamlining workflow integration.
Translational & Preclinical Research
- Models human BBB using both primary and hiPSC-derived cells, enhancing disease relevance and translational continuity.
- Allows investigation of genetic and inflammatory factors impacting BBB function, supporting biomarker alignment.
- Facilitates risk-adjusted advancement decisions by providing robust, reproducible barrier function data.
Pipeline & Workflow Integration
The microSiM platform fits from early discovery through preclinical validation, enabling hypothesis testing, assay development, and translational research in CNS drug pipelines.
- Discovery Biology: Supports mechanistic studies of BBB integrity, matrix remodeling, and cellular crosstalk under inflammatory or genetic perturbations.
- Screening: Provides reproducible, quantitative permeability and immunofluorescence outputs for compound evaluation.
- Analytics: Enables direct measurement of barrier function and cell layer integrity, supporting cross-condition comparisons.
- Translational Research: Aligns with human disease models by leveraging hiPSC-derived and primary cell co-cultures.
- Enterprise Reuse: Offers a modular, standardized platform adaptable to diverse BBB research and screening needs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in BBB studies.
- Operational Value: Enhances reproducibility, standardization, and scalability across research teams.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions and capital efficiency by providing robust, quantitative data.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of CNS-targeted assets.
Implementation Considerations
- Requires expertise in cell culture, immunostaining, and confocal imaging.
- Needs access to microSiM devices, biosafety infrastructure, and analytical instrumentation.
- Demands cross-team standardization for reproducible permeability and imaging assays.
- Adaptable to both primary and hiPSC-derived cell models for broader applicability.
- Dependent on careful optimization of seeding densities and culture durations for barrier maturation.
