혈액-뇌 장벽 모델링을 위한 MicroSiM(μSiM) 장벽 조직 플랫폼 사용
2024년 1월 12일
이 보고서는 혈액-뇌 장벽 모델 구축을 위한 μSiM 플랫폼의 조립, 세포 배양 및 분석을 위한 프로토콜을 제공합니다.
우리는 패혈증이 뇌에 미치는 영향과 혈액 매개 요인의 기여를 이해하기 위해 혈액-뇌 장벽의 조직 GI 모델을 개발하고 있습니다. 인간 유도 만능 줄기 세포 사용. 우리는 특정 환자 집단의 감수성에 대한 유전적 요인의 기여도를 평가할 계획입니다.
조직 칩 커뮤니티 내의 현재 실험 과제는 결과의 재현성과 외부 실험실의 기술 채택입니다. 고유한 조직 칩 설계, 조직 칩 내 소량, 표준 기능 분석의 부족은 모두 이러한 문제에 기여하며 종종 사용자가 형광 기반 분석을 주요 출력으로 제한합니다. Micro simm 장치는 다양한 in vitro 모델링을 위한 모듈성, 고해상도 라이프스타일 이미징 및 ultra syn 100 나노미터, 고도로 생산된 나노 멤브레인에 이상적인 유리 광 표면을 제공하여 원활한 가용성 인자 누화 및 정밀한 투과성 분석을 보장합니다.
마이크로 심(micro simm)을 통해 우리는 특정 세포 유형이 뇌 혈관 주위의 지지대를 제공하는 매트릭스 단백질을 더 많이 생산하는 경향이 있음을 확인했습니다. 이제 우리는 염증이 이 동일한 세포를 강화하거나 기질을 분해하여 장벽 무결성을 변화시키는지 여부를 질문할 수 있습니다. 앞으로 우리는 패혈증과 같은 전신 염증의 경우 이러한 세포가 혈액-뇌 장벽과 어떻게 상호 작용하는지 연구하기 위해 성상교세포(astrocyte) 및 미세아교세포(microglia)와 같은 녹색 세포가 있는 모델에 또 다른 구획을 추가할 것입니다.
또한 치매와 겹쳐진 수술 후 섬망과 같은 전신 염증의 추가 원인도 조사할 계획입니다.
개요
이 연구는 패혈증이 뇌 기능에 미치는 영향을 조사하기 위해 혈액-뇌 장벽의 조직 칩 모델을 개발합니다. 인간 유도 만능 줄기 세포를 활용하여, 이 연구는 환자의 감수성에 영향을 미치는 유전적 요인을 평가하는 것을 목표로 합니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 신경과학
- 세포 생물학
- 조직 공학
배경
- 혈액-뇌 장벽을 이해하는 것은 신경학적 조건을 연구하는 데 중요합니다.
- 현재의 도전 과제에는 조직 칩 기술의 재현성과 표준화가 포함됩니다.
- MicroSIM 장치는 체외 모델링을 위한 혁신적인 솔루션을 제공합니다.
- 장벽 무결성에 대한 염증의 영향은 주요 조사 분야입니다.
연구 목적
- 혈액-뇌 장벽 역학을 연구하기 위한 신뢰할 수 있는 모델을 만드는 것.
- 전신 염증이 뇌 건강에 어떤 영향을 미치는지 탐구하는 것.
- 장벽 무결성을 유지하는 데 다른 세포 유형의 역할을 평가하는 것.
사용된 방법
- 세포 배양을 위한 microSIM 장치의 조립.
- 내피 세포의 세포 접종 및 배양 프로토콜.
- 세포 상호작용을 시각화하기 위한 면역염색 기술.
- 장벽 속성의 이미징 및 분석을 위한 공초점 현미경.
주요 결과
- MicroSIM 장치는 효과적인 세포 배양 조건을 보여주었습니다.
- 염증이 매트릭스 단백질 생산을 변화시키는 것으로 나타났습니다.
- 효과적인 공동 배양을 위한 최적의 접종 밀도가 확인되었습니다.
- 성공적인 모델 개발을 나타내는 뚜렷한 세포층이 관찰되었습니다.
결론
- microSIM 플랫폼은 혈액-뇌 장벽을 연구하기 위한 유망한 도구입니다.
- 미래의 연구에서는 모델을 확장하여 성상교세포와 미교세포를 포함할 예정입니다.
- 이 연구는 뇌에 대한 전신 염증 효과를 더 잘 이해하는 데 기여할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
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.
