Basis driedimensionaal (3D) darmmodelsysteem met een immuuncomponent
1 september 2023
Hier beschrijven we de constructie van een basis driedimensionaal (3D) intestinale cellijnmodelsysteem en een paraffine-inbeddingsprotocol voor lichtmicroscopische evaluatie van vaste darmequivalenten. Kleuring van geselecteerde eiwitten maakt de analyse van meerdere visuele parameters van een enkel experiment mogelijk voor mogelijk gebruik in preklinische onderzoeken naar geneesmiddelen.
De reikwijdte van het werk is om deze in vitro driedimensionale menselijke cellijnmodellen te gebruiken om het feit van zowel nuttige als nuttige verbindingen op darmweefsel te onderzoeken. De modellen kunnen worden gebruikt om het begrip van onderzoek te vergroten en ook als een basismodel voor geneesmiddelen. Met behulp van de plantaardige verbindingen, spermidine en eugenol, zowel afzonderlijk als samen in supplementvorm, meten we gunstige verhogingen van autofagie en afname van ontstekingen met behulp van deze modellen.
Dan kunnen we ook het potentieel schadelijke effect aantonen van gluten gewonnen uit bepaalde tarwevariëteiten op darmweefsels. We gebruiken momenteel een economisch geprijsd, gestandaardiseerd en gemakkelijk herhaalbaar in-vitrosysteem dat de fysiologie van de menselijke darm beter weerspiegelt als alternatief voor diermodellen. Omdat we ook commerciële menselijke cellijnen gebruiken in plaats van plantaardige cellen, zijn de antwoorden van de studie meer van toepassing op de algemene bevolking.
Het protocol is volledig gebaseerd op het gebruik van verschillende lijnen. Deze maken het model het meest gestandaardiseerd en reproduceerbaar. Bovendien maakt de gelijktijdige kweek van verschillende cellijnen, enterocyten, fibroblasten en cellen van het immuunsysteem cellulaire reacties mogelijk die dichter bij wat er bij de patiënt gebeurt.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie presenteert een driedimensionaal (3D) darmcellijn-modelsysteem om de effecten van diverse verbindingen op de gezondheid van de darmen te onderzoeken. Met behulp van dit model hebben onderzoekers aangetoond dat uit planten afgeleide verbindingen zoals spermidine en eugenol gunstige cellulaire processen kunnen bevorderen, terwijl gluten uit specifieke tarwevariëteiten darmweefsels kunnen beschadigen.
Belangrijkste componenten van de studie
Onderzoeksgebied
- Celbiologie
- Intestinale gezondheid en pathologie
- Drugscreening
Achtergrond
- Noodzaak van verbeterde in vitro-systemen die de menselijke fysiologie weerspiegelen.
- Uitdagingen verbonden aan traditionele diermodellen.
- Belang van gestandaardiseerde en reproduceerbare modellen.
Gebruikte methoden
- Driedimensionale cocultuur van cellijnen van enterocyten, fibroblasten en immuuncellen.
- Beoordeling van cellulaire reacties op behandelingen.
- Paraffine-inbedding voor histologische analyse.
Belangrijkste resultaten
- Verhoogde autofagie en ontsteking bij gebruik van plantaardige verbindingen.
- Verminderde dikte van de epitheellaag en een verstoorde cellulaire monolaag bij een hoog glutengehalte.
- Activatie en differentiatie van monocyten bij blootstelling aan gluten.
Conclusies
- De studie biedt een betrouwbaar in vitro-model voor het onderzoeken van intestinale reacties op voedingscomponenten.
- De bevindingen zijn relevant voor het begrijpen van de effecten van dieet op de menselijke darmgezondheid.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Management
Driedimensionale darmmodellen met immuuncomponenten voorzien in de behoefte aan fysiologisch relevante, reproduceerbare systemen voor vroege geneesmiddelenontwikkeling en toxiciteitsscreening. Dit model maakt een kwantitatieve beoordeling van de barrièreintegriteit, immuunactivatie en weefselreacties op zowel gunstige als schadelijke verbindingen mogelijk, wat het voorspellend vertrouwen bij preklinische evaluaties ondersteunt. Het gestandaardiseerde, celgebaseerde ontwerp bevordert de translationele continuïteit en vermindert de afhankelijkheid van diermodellen, wat aansluit bij de prioriteiten van bedrijfsonderzoek en ontwikkeling.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Maakt het toetsen van therapeutische hypothesen met betrekking tot intestinale ontsteking en barrièrefunctie mogelijk.
- Ondersteunt biologische risicoreductie door immuun-epitheliale interacties te modelleren in een gecontroleerd systeem.
- Faciliteert functionele doelwitvalidatie via kwantificeerbare read-outs van epitheliale integriteit en immuunactivatie.
- Biedt voorspellende zekerheid voor de triage van verbindingen in vroege-fase portfolio's.
Screening & Assayontwikkeling
- Bereidt gevalideerde 3D-intestinale systemen voor voor downstream compound screening-workflows.
- Levert gestandaardiseerde, reproduceerbare en kwantitatieve resultaten, zoals monolaagdikte en expressie van tight junction-eiwitten.
- Maakt een betrouwbare evaluatie van zowel pro-inflammatoire als anti-inflammatoire agentia mogelijk.
- Ondersteunt schaalbaarheid en hergebruik van het platform voor high-throughput screening-initiatieven.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Komt overeen met ziekterelateerde mechanismen door immuun-gemedieerde intestinale responsen te modelleren.
- Biedt continuïteit van ontdekking tot preklinische validatie van barrièreintegriteit en immuunmodulatie.
- Maakt risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling mogelijk op basis van kwantificeerbare, translationeel relevante eindpunten.
- Ondersteunt mechanistische risicoreductie voor verbindingen die gericht zijn op intestinale ontsteking of barrièredisfunctie.
Integratie van pipeline en workflow
Dit 3D-darmmodel is geïntegreerd in het continuüm van ontdekking tot preklinische fase en ondersteunt zowel de validatie van targets als de identificatie van lead-verbindingen die de darmgezondheid beïnvloeden.
- Discovery-biologie: Faciliteert hypothesetests over immuun-epitheliale interacties en barrièreverstoring.
- Screening: Biedt assay-klare, reproduceerbare systemen met kwantitatieve histologische en immunologische outputs.
- Analytiek: Maakt meting van monocuierlaagdikte, tight junction-proteïneniveaus en immuuncelactivatie mogelijk voor comparatieve analyse.
- Translationeel onderzoek: Modelleert ziekte-relevante responsen, wat bijdraagt aan biomarker-afstemming en preklinische continuïteit.
- Bedrijfsmatige hergebruikbaarheid: Biedt een gestandaardiseerd, herbruikbaar platform voor de evaluatie van diverse verbindingen en mechanistische studies.
Operationele en zakelijke impact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit bij het modelleren van darmziekten.
- Operationele waarde: Levert gestandaardiseerde, reproduceerbare en schaalbare workflows voor cross-functionele teams.
- Strategische waarde: Verbetert de go/no-go besluitvorming en kapitaalefficiëntie door het leveren van robuuste preklinische gegevens.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering en verdere ontwikkeling mogelijk van kandidaten die gericht zijn op de darmgezondheid.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in 3D-celkweek, immunohistochemie en kwantitatieve beeldanalyse.
- Toegang tot celkweekfaciliteiten, histologische apparatuur en analytische infrastructuur voor de kwantificering van cytokinen en eiwitten is noodzakelijk.
- Standaardisatie van protocollen tussen teams is vereist voor reproduceerbaarheid en vergelijkbaarheid van gegevens.
- Aanpasbaar aan verschillende klassen verbindingen, maar kan optimalisatie vereisen voor specifieke ziektemodellen of eindpunten.
- Beperkingen omvatten de complexiteit van het model en potentiële verschillen ten opzichte van in vivo responsen van menselijk weefsel.
Veelgestelde vragen over biofarma
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:32
Preparation of the Basic 3D Reconstructed Intestinal Mucosa Model for Microscopic Evaluation of Fixed Intestinal Equivalents
5:07
Paraffin Embedding of Basic 3D Reconstructed Intestinal Mucosa Model for Immune‐Histochemical Staining
