Menselijk pseudo-eilandsysteem voor synchrone beoordeling van fluorescerende biosensordynamica en hormoonsecretoire profielen
November 3rd, 2023
Dit protocol beschrijft een methode voor de synchrone acquisitie en co-registratie van intracellulaire signaleringsgebeurtenissen en de secretie van insuline en glucagon door primaire menselijke pseudo-eilandjes met behulp van de adenovirale toediening van een cyclische adenosinemonofosfaat (cAMP) biosensor, een cAMP-verschildetector in situ (cADDis) en een microperifusiesysteem.
Ons laboratorium werkt aan het begrijpen, voorkomen en omkeren van bètaceldisfunctie en andere ooglidafwijkingen bij diabetes type één en type twee. Onze studies richten zich op de pathogenese van menselijke diabetes door studies van de menselijke alvleesklier en ooglidbiologie en gezondheid en ziekte te integreren. Menselijke oogjes zijn 3D-bolvormige structuren en toegang tot cellen in het hele oogje brengt enkele experimentele uitdagingen met zich mee.
Bij het introduceren van biosensoren om oogcelsignalering te begrijpen, overwint ons pseudo-ooglidprotocol deze uitdaging bijvoorbeeld door genetische manipulaties uit te voeren in de toestand van één cel en deze getransduceerde menselijke oogcellen samen te voegen tot pseudo-oogleden voor stroomafwaartse studies. Ons pseudo-ooglidsysteem stelt ons in staat om biosensoren door het hele oogje uit te drukken, in plaats van alleen het ooglidoppervlak. In combinatie met onze live cell imaging en Microperfusion System kunnen we dynamische intracellulaire processen meten en co-registreren met stroomafwaartse hormoonsecretie.
Dit protocol kan worden toegepast om een verscheidenheid aan belangrijke wetenschappelijke vragen te beantwoorden. Gen-uitschakelingsstrategieën kunnen bijvoorbeeld worden gecombineerd met deze benadering om de impact van een gen van belang op de ooglidfunctie en de bijbehorende signaalroutes te begrijpen, hetzij wereldwijd, hetzij op een zelfspecifieke manier.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Overzicht
Deze studie richt zich op bètaceldafwijkingen en eilandjesafwijkingen bij diabetes, met behulp van een pseudoeilandjesmodelsysteem voor synchrone verwerving van cellulaire signalering en hormoonsecretie. De methode maakt gebruik van adenovirale aflevering van een cAMP-biosensoor en een microperifusiesysteem om dynamische analyse van insuline- en glucagonreacties mogelijk te maken.
Belangrijke studiecomponenten
Onderzoeksgebied
- Type 1 en Type 2 diabetes
- Menselijke eilandjesbiologie
- Dynamiek van celsignalering
Achtergrond
- Menselijke eilandjes zijn sferische structuren die experimentele uitdagingen met zich meebrengen.
- Het pseudoeilandjesprotocol lost deze uitdagingen op voor effectieve introductie van biosensoren.
- Inzicht in eilandjessignalering is cruciaal voor diabetesonderzoek.
Gebruikte methoden
- Adenovirale aflevering voor biosensorexpressie
- Primair menselijk pseudoeilandjesmodel
- Microperifusiesysteem voor hormoonsecretiemeting
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle co-registratie van intracellulaire signalering en hormoonvrijgave.
- Maakt analyse van gen-silencingeffecten op eilandjesfunctie mogelijk.
- Dynamische monitoring van secretieresponsen in real-time.
Conclusies
- Deze studie biedt een robuust protocol voor het onderzoeken van eilandjeshormoonsignalering.
- Het heeft belangrijke implicaties voor het begrijpen van eilandjesbiologie bij diabetes.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
The human pseudoislet system enables synchronous, quantitative assessment of intracellular signaling and hormone secretion in primary human islet cells, addressing a critical bottleneck in diabetes target validation. By allowing genetic manipulation and biosensor integration throughout the 3D islet structure, this platform enhances predictive confidence in mechanistic studies and supports risk-adjusted portfolio decisions in metabolic disease research. Its integration of live-cell imaging and microperifusion workflows positions it as a reusable capability for early discovery and translational research pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of therapeutic hypotheses by linking intracellular signaling to hormone secretion in human islet cells.
- Facilitates biological de-risking through gene-silencing or biosensor-based pathway clarification in a physiologically relevant 3D context.
- Supports predictive confidence and functional target validation for diabetes and metabolic disease programs.
Screening & Assay Development
- Prepares validated pseudoislet systems for downstream compound screening and mechanistic assays.
- Standardizes assay conditions for reproducible, quantitative measurement of hormone secretion and biosensor dynamics.
- Enables scalable, multiplexed evaluation of candidate interventions in a human-relevant model.
Translational & Preclinical Research
- Aligns in vitro findings with disease-relevant human islet biology for translational biomarker development.
- Provides continuity from discovery through preclinical validation by enabling mechanistic de-risking in primary human tissue.
- Supports risk-adjusted advancement decisions by integrating functional and signaling readouts.
Pipeline & Workflow Integration
This system bridges early discovery, target validation, and preclinical research by enabling hypothesis-driven interrogation of islet signaling and function in a single workflow.
- Discovery Biology: Supports mechanistic hypothesis testing and pathway clarification via synchronous biosensor and hormone readouts.
- Screening: Delivers assay-ready, reproducible pseudoislet models for quantitative evaluation of interventions.
- Analytics: Provides dynamic, quantitative measurements of cAMP signaling and hormone secretion for robust condition comparison.
- Translational Research: Connects in vitro mechanistic insights to human disease biology, supporting biomarker alignment.
- Enterprise Reuse: Offers a standardized, adaptable platform for repeated use across metabolic disease discovery programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in diabetes target validation.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and scalability of islet functional assays.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality and capital efficiency by integrating functional and signaling data.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement of metabolic disease assets.
Implementation Considerations
- Requires expertise in human islet isolation, genetic manipulation, and live-cell imaging.
- Demands access to confocal microscopy, microperifusion systems, and quantitative hormone analytics.
- Necessitates cross-team standardization of pseudoislet preparation and assay protocols.
- Adaptation may be needed for different donor sources or disease models.
- Throughput and scalability are limited by primary tissue availability and technical complexity.
