Inżynieria komórek mikrogleju indukowanych ludzką krwią do badań mózgu z odwrotną translacją
September 6th, 2024
To badanie przedstawia nowatorskie podejście do tworzenia ludzkich komórek mikrogleju (iMG) pochodzących z monocytów, które umożliwiają pośrednią ocenę stanu zapalnego mózgu. Przedstawia to model komórkowy, który może być korzystny dla badań koncentrujących się na potencjalnym zapaleniu mózgu i związanych z nim zaburzeniach neuropsychiatrycznych.
Nasze laboratorium na Uniwersytecie Kiusiu ma na celu kwalifikację praw dysfunkcji mikrogleju w różnych zaburzeniach neuropsychiatrycznych. Wierzymy, że nasza technologia komórkowa IMG wyśle neuron na mikrodynamiczną funkcję/dysfunkcję na poziomie komórkowym u człowieka, poza ograniczeniami analizy ludzkiego mózgu, takiej jak badania postmitotyczne, a także badania mózgu Pitta. Nawet teraz eksperymenty na zwierzętach są niezbędne do zakwalifikowania patofizjologii mózgu w zaburzeniach psychicznych.
Nie jest jednak jasne, jak dobrze dane można zastosować do patofizjologii człowieka. Nasza ludzka krew w tej technologii komórkowej IMG wypełni tę lukę między danymi dotyczącymi obciążenia, danymi klinicznymi a funkcją i/lub dysfunkcją mikrogleju. Opracowano również model choroby komórkowej pochodzenia ludzkiego, ludzki napęd komórek iPS Opracowywane są również komórki mikrogleju, które potrzebują dużo czasu i pieniędzy, aby się opracować, i mogą oceniać markery cech, ale nie markery macierzyste.
Zaletą naszych metod IMG jest to, że są znacznie prostsze, mniej czasochłonne i opłacalne. Zbudowaliśmy już kilka potencjalnych czynników mikrogleju dzięki naszym badaniom iMG z odwrotną translacją skoncentrowaną na zaburzeniach neuropsychiatrycznych, takich jak demencja, choroba psychiczna, choroba afektywna dwubiegunowa, fibromialgia, glejaki i wiele innych chorób. Wierzymy, że nasza technologia komórkowa IMG wyśle neurony do mikrodynamicznej funkcji/dysfunkcji na poziomie komórkowym w różnych zaburzeniach neuropsychiatrycznych.
Na początek umieść 15 mililitrów pożywki o gradiencie gęstości w 50-mililitrowej probówce wirówkowej i wiruj ją w temperaturze 1,000G przez minutę w temperaturze 20 stopni Celsjusza. Odwróć probówkę zawierającą ludzką krew zebraną w heparynie i za pomocą wysterylizowanej ogniowo pęsety zdejmij pokrywkę z probówki do pobierania krwi. Dozuj około 10 do 15 mililitrów krwi do pożywki o gradiencie gęstości w probówce.
Ustaw poziom opóźnienia wirówki na jeden i odwiruj probówkę z krwią o sile 1 000 G przez 10 minut w temperaturze pokojowej. Usuń górną warstwę plazmy do jednego centymetra powyżej kożuchowego płaszcza. Zdekantować pozostały supernatant z probówki wirówkowej do innej probówki wirówkowej zawierającej 10 mililitrów PBS.
Zresetuj poziom opóźnienia wirówki do trzech i odwiruj probówkę z PBS i supernatantem. Zassać supernatant i delikatnie postukać w probówkę, aby poluzować osad. Następnie wlej 13 mililitrów pożywki izolacyjnej do probówki wirówkowej i umyj wewnętrzną ścianę, aby prawidłowo zebrać komórki.
Za pomocą pęsety sterylizowanej ogniowo umieść sitko o średnicy 100 mikrometrów na stożkowej rurce o pojemności 50 mililitrów. Następnie przefiltruj zawiesinę komórek przez sitko do 50-mililitrowej stożkowej rurki. Dozuj równe ilości zawiesiny komórkowej do dwóch 15-mililitrowych stożkowych probówek.
Wylicz komórki, aby obliczyć odpowiednie stężenie buforu izolacyjnego. Granuluj komórki w temperaturze 250G przez 10 minut w czterech stopniach Celsjusza. Po usunięciu supernatantu dodać odpowiednią ilość bufora izolacyjnego i pipetę około 20 razy, aby poluzować osad.
Na początek uzyskaj ludzkie komórki jednojądrzaste z krwi pełnej. Odwiruj ludzki odczynnik blokujący FcR i dodaj wymaganą ilość odczynnika do komórek. Inkubować probówkę z komórkami w temperaturze czterech stopni Celsjusza przez pięć minut.
Dodaj 20 mikrolitrów mikrogranulek CD11b, które osiągają moc siedmiu komórek i inkubuj w temperaturze czterech stopni Celsjusza przez 20 minut. Dokładnie zdezynfekuj stojak magnetyczny 70% etanolem. Po inkubacji dodać 10 mililitrów buforu izolacyjnego.
Wymieszaj i odwiruj probówkę o sile 300 g przez 10 minut w temperaturze czterech stopni Celsjusza. Po wyschnięciu stojaka umieść kolumnę magnetyczną na stojaku magnetycznym. Po usunięciu supernatantu dodać jeden mililitr buforu izolacyjnego i delikatnie wymieszać pipetą.
Następnie załadować zawiesinę ogniw na kolumnę i przemyć ją trzykrotnie trzema mililitrami buforu izolacyjnego za każdym razem, gdy zbiornik kolumny jest pusty. Umieść kolumnę w stożkowej rurze o pojemności 15 mililitrów, nie dotykając części magnetycznej. Po dodaniu pięciu mililitrów buforu izolacyjnego wepchnij tłok do rurki, aby wypchnąć ciecz przez kolumnę.
Odwirować zawiesinę komórkową zebraną w probówce. Odessać supernatant i ponownie zawiesić komórki w pożywce izolacyjnej. Po zliczeniu komórek należy podać 500 mikrolitrów zawiesiny komórkowej do każdej studzienki na 24-dołkowej płytce i inkubować przez noc.
Aby indukować komórki podobne do mikrogleju, należy zastąpić pożywkę izolacyjną z miejsca siedzenia poprzedniego dnia pożywką indukcyjną i inkubować komórki przez 14 dni. Indukowane komórki podobne do mikrogleju wykazywały drobne ciała soma i liczne rozgałęzione boczki.
Przegląd
Niniejsze badanie opisuje nowatorskie podejście do ustanowienia ludzkich komórek przypominających mikrogleję pochodzących z monocytów (iMG), które umożliwiają pośrednią ocenę stanu zapalnego mózgu. Przedstawia to model komórkowy, który może być przydatny w badaniach koncentrujących się na potencjalnym stanie zapalnym mózgu i związanych z nim zaburzeniach neuropsychiatrycznych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauki
- Zaburzenia neuropsychiatryczne
- Badania nad mikrogleją
Tło
- Badanie ma na celu kwalifikację praw mikroglejowej dysfunkcji w różnych zaburzeniach neuropsychiatrycznych.
- Obecne eksperymenty na zwierzętach są niezbędne do kwalifikacji neuropatofizjologii mózgu w zaburzeniach psychicznych.
- Istnieje luka w stosowaniu danych zwierzęcych do ludzkiej patofizjologii.
- Rozwija się ludzki model chorobowy oparty na komórkach, aby sprostać tym wyzwaniom.
Cel badania
- Ustanowienie modelu komórkowego do oceny stanu zapalnego mózgu.
- Przełamanie luki między danymi klinicznymi a funkcją/dysfunkcją mikrogleju.
- Dostarczenie wglądu w patofizjologię zaburzeń psychicznych.
Zastosowane metody
- Rozwój komórek przypominających mikrogleję pochodzących z ludzkich monocytów.
- Pośrednia ocena stanu zapalnego mózgu.
- Wykorzystanie ludzkiej krwi w technologii komórek iMG.
- Porównanie z istniejącymi modelami mikrogleju pochodzącymi z ludzkich komórek iPS.
Główne wyniki
- Technologia komórek iMG pozwala na dynamiczną ocenę funkcji mikrogleju.
- Ten model może zwiększyć zrozumienie zaburzeń neuropsychiatrycznych.
- Rozwiązuje ograniczenia obecnych metod analizy ludzkiego mózgu.
- Badanie wskazuje na potencjał dla przyszłych zastosowań badawczych.
Wnioski
- Ustanowienie komórek iMG przedstawia nowatorskie podejście do badania stanu zapalnego mózgu.
- Ten model może znacząco wpłynąć na badania nad zaburzeniami neuropsychiatrycznymi.
- Potrzebne są dalsze badania, aby zweryfikować wyniki i zastosowania.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
Directly induced microglia-like (iMG) cells from human blood enable reverse-translational modeling of neuroimmune mechanisms, bridging the translational gap between animal models and human brain pathophysiology. This platform supports dynamic, patient-derived interrogation of microglial function in neuropsychiatric and chronic pain disorders, offering predictive confidence for early discovery and target validation. The approach enhances portfolio decision-making by providing scalable, disease-relevant cellular systems for mechanistic de-risking.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables functional validation of microglial targets implicated in neuropsychiatric and physical diseases.
- Supports mechanistic de-risking by modeling patient-specific microglial activation and dysfunction.
- Facilitates identification of surrogate markers for microglial activity relevant to disease progression.
- Improves predictive confidence for target selection and triage in CNS portfolios.
Screening & Assay Development
- Provides a standardized, reproducible system for quantitative assessment of phagocytic capacity and cytokine release.
- Enables assay development for compound screening targeting microglial pathways.
- Supports dynamic morphological and molecular analyses under controlled stress conditions.
- Reduces time and cost compared to iPSC-derived microglia models, increasing throughput.
Translational & Preclinical Research
- Aligns in vitro findings with patient-derived pathophysiology for translational biomarker discovery.
- Enables reverse-translational validation of disease mechanisms observed in clinical cohorts.
- Supports risk-adjusted advancement of CNS assets by providing human-relevant functional data.
- Facilitates continuity from discovery through preclinical validation in neuroimmune research.
Pipeline & Workflow Integration
This iMG cell platform integrates into the discovery-to-preclinical continuum, enabling early hypothesis testing, target validation, and translational biomarker alignment for CNS indications.
- Discovery Biology: Supports hypothesis-driven interrogation of microglial function and pathway analysis in disease-relevant contexts.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative outputs for compound evaluation targeting microglial activity.
- Analytics: Provides molecular and functional readouts, including phagocytosis and cytokine profiling, for comparative analysis.
- Translational Research: Bridges clinical observations with mechanistic cellular models for biomarker and target validation.
- Enterprise Reuse: Offers a scalable, patient-derived platform adaptable across neuropsychiatric and neuroinflammatory disease models.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in CNS target validation.
- Operational Value: Streamlines workflows with standardized, cost-effective, and reproducible cellular models.
- Strategic Value: Enables informed go/no-go decisions and capital-efficient portfolio management in neuroimmune research.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of CNS and pain disorder assets.
Implementation Considerations
- Requires expertise in human cell isolation, immunology, and neurobiology.
- Needs access to cell culture, flow cytometry, and molecular analysis infrastructure.
- Demands cross-team standardization for reproducibility and data comparability.
- Adaptable to various neuropsychiatric and neuroinflammatory disease contexts with appropriate validation.
- Limited to modeling microglial activation and function; does not capture full brain microenvironment complexity.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:54
Isolation of Mononuclear Cells from Whole Blood to Obtain Induced Microglia‐Like Cells for Brain Research
3:59
Obtaining Induced Microglia‐Like Cells from Whole‐Blood Derived Monocytes for Probing Microglial Dynamics in Human Diseases
