Uso da Plataforma de Tecido de Barreira MicroSiM (μSiM) para Modelagem da Barreira Hematoencefálica
12 de janeiro de 2024
Este relatório fornece protocolos para montagem, cultura de células e ensaios na plataforma μSiM para a construção de modelos de barreira hematoencefálica.
Estamos desenvolvendo um modelo GI tecidual da barreira hematoencefálica para entender o impacto da sepse no cérebro e a contribuição de fatores transmitidos pelo sangue. Usando células-tronco pluripotentes induzidas por humanos. Pretendemos avaliar a contribuição de fatores genéticos para a suscetibilidade de determinadas populações de pacientes.
Os desafios experimentais atuais dentro da comunidade de chips de tecidos são a reprodutibilidade dos resultados e a adoção de técnicas por laboratórios externos. Projetos exclusivos de chips de tecido, pequenos volumes dentro de chips de tecido e falta de ensaios funcionais padrão contribuem para esses desafios e muitas vezes limitam os usuários a ensaios baseados em fluorescentes como sua saída primária. Os dispositivos Micro simm oferecem modularidade para modelagem in vitro versátil, uma superfície de luz de vidro ideal para imagens de estilo de vida de alta resolução e ultra syn 100 nanômetros, membrana nano altamente produzida, garantindo crosstalk de fator solúvel contínuo e ensaios de permeabilidade precisos.
Com o micro simm, vimos que tipos específicos de células tendem a produzir mais proteínas da matriz que fornecem um arcabouço de suporte ao redor dos vasos sanguíneos cerebrais. Agora podemos perguntar se a inflamação faz com que essas mesmas células fortaleçam ou quebrem suas matrizes, alterando assim a integridade da barreira. No futuro, adicionaremos outro compartimento ao modelo com células verdes, como astrócitos e micróglia, para estudar como essas células interagem com a barreira hematoencefálica em casos de inflamação sistêmica, como a sepse.
Também planejamos investigar causas adicionais de inflamação sistêmica, como delírio pós-operatório, sobreposto à demência.
Visão Geral
Este estudo desenvolve um modelo de chip de tecido da barreira hematoencefálica para investigar os efeitos da sepse na função cerebral. Utilizando células-tronco pluripotentes induzidas humanas, a pesquisa visa avaliar fatores genéticos que influenciam a suscetibilidade do paciente.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Biologia Celular
- Engenharia de Tecidos
Fundamentos
- Entender a barreira hematoencefálica é crucial para estudar condições neurológicas.
- Os desafios atuais incluem reprodutibilidade e padronização na tecnologia de chip de tecido.
- Dispositivos MicroSIM oferecem soluções inovadoras para modelagem in vitro.
- O impacto da inflamação na integridade da barreira é uma área-chave de investigação.
Propósito do Estudo
- Criar um modelo confiável para estudar a dinâmica da barreira hematoencefálica.
- Explorar como a inflamação sistêmica afeta a saúde cerebral.
- Avaliar o papel de diferentes tipos celulares na manutenção da integridade da barreira.
Métodos Utilizados
- Montagem de dispositivos MicroSIM para cultura celular.
- Protocolos de semeadura e incubação de células endoteliais.
- Técnicas de imunocoloração para visualização das interações celulares.
- Microscopia confocal para imagem e análise das propriedades da barreira.
Principais Resultados
- Dispositivos MicroSIM demonstraram condições eficazes de cultura celular.
- A inflamação foi mostrada alterando a produção de proteínas da matriz.
- Densidades ótimas de semeadura foram identificadas para co-cultura eficaz.
- Foram observadas camadas celulares distintas, indicando o desenvolvimento bem-sucedido do modelo.
Conclusões
- A plataforma MicroSIM é uma ferramenta promissora para estudar a barreira hematoencefálica.
- Estudos futuros expandirão o modelo para incluir astrócitos e micróglia.
- Esta pesquisa pode levar a uma melhor compreensão dos efeitos da inflamação sistêmica no cérebro.
Perguntas Frequentes
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.
