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 tem como objetivo avaliar os fatores genéticos que influenciam a suscetibilidade do paciente.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Biologia Celular
- Engenharia de Tecidos
Antecedentes
- Compreender a barreira hematoencefálica é fundamental para estudar condições neurológicas.
- Os desafios atuais incluem reprodutibilidade e padronização na tecnologia de chips de tecidos.
- Os dispositivos MicroSIM oferecem soluções inovadoras para modelagem in vitro.
- O impacto da inflamação na integridade da barreira é uma área-chave de investigação.
Objetivo do Estudo
- Criar um modelo confiável para estudar a dinâmica da barreira hematoencefálica.
- Investigar 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 cultivo celular.
- Protocolos de semeadura e incubação de células endoteliais.
- Técnicas de imunomarcação para visualização de interações celulares.
- Microscopia confocal para obtenção de imagens e análise de propriedades de barreira.
Resultados Principais
- Os dispositivos MicroSIM demonstraram condições eficazes de cultivo celular.
- Mostrou-se que a inflamação altera a produção de proteínas da matriz.
- Foram identificadas densidades ótimas de semeadura para co-cultivo eficaz.
- Camadas celulares distintas foram observadas, indicando o desenvolvimento bem-sucedido do modelo.
Conclusões
- A plataforma microSIM é uma ferramenta promissora para o estudo da 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
Relevância Executiva para a Indústria
A plataforma de tecido de barreira microSiM (µSiM) permite a modelagem avançada da barreira hematoencefálica (BHE) com imagem de células vivas e avaliação quantitativa direta da permeabilidade. Essa capacidade atende aos desafios de reprodutibilidade e padronização na pesquisa pré-clínica da BHE, apoiando a confiança preditiva na descoberta de fármacos para o SNC e na redução de riscos mecanicistas. A compatibilidade da plataforma com células primárias e derivadas de hiPSCs a posiciona como um recurso reutilizável para portfólios de neurociência translacional.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Permite a investigação da integridade da BHE e das interações celulares em condições relevantes para doenças.
- Apóia a desvinculação mecanicista ao permitir a avaliação direta da dinâmica das proteínas da matriz e da função da barreira.
- Facilita a validação funcional de alvos por meio de ensaios quantitativos de permeabilidade e leituras de imunofluorescência.
Triagem e Desenvolvimento de Ensaios
- Oferece um sistema padronizado e modular para o estabelecimento reprodutível de modelos da BHE em diferentes laboratórios.
- Fornece saídas quantitativas de permeabilidade e imunomarcação, apoiando o desenvolvimento e a otimização de ensaios.
- Permite imagens de alta resolução e leitura direta sem extração da membrana, simplificando a integração ao fluxo de trabalho.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Modela a BHE humana utilizando células primárias e derivadas de hiPSCs, aumentando a relevância para doenças e a continuidade translacional.
- Permite investigar fatores genéticos e inflamatórios que afetam a função da BHE, apoiando o alinhamento de biomarcadores.
- Facilita decisões de avanço ajustadas ao risco ao fornecer dados robustos e reprodutíveis sobre a função da barreira.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
A plataforma microSiM é adequada desde a fase inicial de descoberta até a validação pré-clínica, permitindo testes de hipóteses, desenvolvimento de ensaios e pesquisas translacionais em pipelines de medicamentos para o SNC.
- Biologia da Descoberta: Apoia estudos mecanicistas da integridade da BHE, remodelação da matriz e comunicação celular sob perturbações inflamatórias ou genéticas.
- Triagem: Fornece saídas quantitativas e reprodutíveis de permeabilidade e imunofluorescência para avaliação de compostos.
- Análises: Permite a medição direta da função da barreira e da integridade da camada celular, apoiando comparações entre diferentes condições.
- Pesquisa Translacional: Alinha-se a modelos de doenças humanas mediante o uso de co-cultivos derivados de hiPSCs e células primárias.
- Reutilização Empresarial: Oferece uma plataforma modular e padronizada, adaptável às diversas necessidades de pesquisa e triagem da BHE.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Aumenta a confiança preditiva e reduz a ambiguidade mecanicista em estudos da BHE.
- Valor Operacional: Aprimora a reprodutibilidade, padronização e escalabilidade entre equipes de pesquisa.
- Valor Estratégico: Melhora as decisões de avançar/não avançar e a eficiência do capital ao fornecer dados robustos e quantitativos.
- Impacto sobre o Portfólio: Apoia a priorização e o avanço ajustados ao risco de ativos direcionados ao SNC.
Considerações de Implementação
- Requer experiência em cultura celular, imunomarcação e microscopia confocal.
- Necessita de acesso a dispositivos microSiM, infraestrutura de biossegurança e instrumentação analítica.
- Exige padronização entre equipes para ensaios de permeabilidade e de imagem reprodutíveis.
- Adaptável a modelos celulares primários e derivados de hiPSCs, ampliando sua aplicabilidade.
- Depende da otimização cuidadosa das densidades de semeadura e duração da cultura para a maturação da barreira.
