Morfogênese Tridimensional em Intestino Canino Utilizando Organoides Intestinais Derivados de Pacientes com Doença Inflamatória Intestinal
9 de fevereiro de 2024
A integração de organoides intestinais caninos e um sistema microfluídico Gut-on-a-Chip oferece modelos translacionais relevantes para doenças intestinais humanas. Os protocolos apresentados permitem a morfogênese 3D e a modelagem dinâmica in vitro do intestino, auxiliando no desenvolvimento de tratamentos eficazes para doenças intestinais em cães e humanos com o One Health.
Nosso objetivo de pesquisa é criar um método para o cultivo de estruturas 3D usando células intestinais de animais semelhantes aos humanos, especificamente cães. A morfogênese celular intestinal tem sido amplamente estudada através de modelos animais de laboratório, que são caros, demorados e não representam com precisão os processos de desenvolvimento humano. Além disso, os modelos convencionais estáticos de cultura de células 2D não têm a capacidade de imitar a complexa organização espacial de uma arquitetura abSerial 3D.
Conseguir a fixação de células individuais derivadas de organoides intestinais na superfície do PDMS revestida com ECM representou um desafio significativo. Um passo fundamental para enfrentar esse desafio é garantir um revestimento ECM uniforme por meio da ativação da superfície e permitir que ele seque durante a noite. A integração da tecnologia de organoides caninos derivados de pacientes com a morfogênese 3D in vitro oferece um caminho promissor para a realização de pesquisas translacionais em doenças crônicas multifatoriais, alinhando-se com a One Health Initiative.
O protocolo para DII canina, obtido em um chip, oferece um modelo replicável para medicina comparada, possibilitando estudos sobre morfogênese intestinal, interações hospedeiro-microbioma, infecções, rastreios de fármacos e probióticos, e tem aplicabilidade entre espécies.
Visão Geral
Este estudo foca-se na integração de organoides intestinais caninos com um sistema microfluídico Gut-on-a-Chip, fornecendo um modelo relevante para doenças intestinais humanas. Os protocolos desenvolvidos facilitam a morfogênese tridimensional e a modelagem dinâmica in vitro do intestino, contribuindo para o avanço de tratamentos para doenças intestinais em cães e humanos.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Medicina Comparativa
- Microssistemas
Contexto
- A morfogênese celular intestinal é crucial para compreender a saúde intestinal.
- Modelos tradicionais frequentemente não representam com precisão os processos humanos.
- Modelos caninos fornecem uma aproximação mais próxima das doenças intestinais humanas.
- A Iniciativa One Health enfatiza a interconexão entre a saúde humana e animal.
Objetivo do Estudo
- Desenvolver um modelo replicável para o estudo da morfogênese intestinal.
- Explorar as interações entre hospedeiro e microbioma e suas implicações para a saúde.
- Facilitar triagens de fármacos e probióticos em um contexto comparativo.
Métodos Utilizados
- Preparação do dispositivo Gut-on-a-Chip com revestimento de ECM.
- Plaquagem de organoides intestinais caninos no sistema microfluídico.
- Aplicação de fluxo contínuo e deformação cíclica para simular condições fisiológicas.
- Coloração por imunofluorescência para avaliar a estrutura tridimensional e a função de barreira.
Resultados Principais
- Estabelecimento bem-sucedido da morfogênese tridimensional no sistema microfluídico.
- Observação de estruturas semelhantes a vilosidades e barreiras intestinais funcionais.
- Comprovado potencial para estudos comparativos em doenças intestinais.
- Modelo validado para pesquisas translacionais futuras.
Conclusões
- O modelo Gut-on-a-Chip é uma ferramenta promissora para o estudo da saúde intestinal.
- A integração de organoides caninos aumenta a relevância dos achados.
- Essa abordagem está alinhada com a perspectiva One Health, beneficiando a saúde humana e animal.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
A integração de organoides intestinais caninos com sistemas microfluídicos do tipo intestino-organ-on-a-chip permite modelos dinâmicos in vitro com relevância fisiológica para pesquisas sobre doenças intestinais. Essa abordagem supera as limitações dos modelos tradicionais estáticos e animais, fornecendo uma plataforma para estudos preditivos e translacionais em contextos tanto veterinários quanto humanos. Os modelos resultantes permitem insights transespecíficos, aprimorando a validação de alvos e reduzindo riscos na descoberta precoce de terapêuticas intestinais.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Permite a investigação de vias relevantes para doenças utilizando células primárias de casos espontâneos de DI canina.
- Apoia a validação funcional de alvos ao recapitular a morfogênese intestinal tridimensional e a função de barreira.
- Facilita a desvinculação mecanicista por meio da observação direta das interações entre hospedeiro e microbioma e epiteliais.
Triagem e Desenvolvimento de Ensaios
- Oferece uma plataforma padronizada e reprodutível para triagem de fármacos e probióticos em um ambiente intestinal dinâmico.
- Fornece saídas quantitativas, como medições de TER, para avaliação da integridade da barreira.
- Prepara sistemas biológicos validados para avaliação escalonável de compostos e comparação entre espécies.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Alinha-se com estratégias translacionais de biomarcadores ao modelar doenças espontâneas em um enfoque de Uma Só Saúde.
- Permite continuidade do descobrimento até a validação pré-clínica utilizando modelos caninos fisiologicamente relevantes.
- Apoia decisões de avanço ajustadas ao risco, integrando pesquisas de doenças intestinais veterinárias e humanas.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
Este protocolo de intestino-em-um-chip posiciona-se na interseção entre a descoberta inicial, a identificação de compostos promissores e a pesquisa pré-clínica para programas de doenças intestinais.
- Biologia da Descoberta: Avança os testes de hipóteses e a clarificação de vias em sistemas relevantes para doenças.
- Triagem: Estabelece prontidão e reprodutibilidade dos ensaios para testes funcionais e de barreira.
- Análises: Permite leituras quantitativas, como TER e análise estrutural por imunofluorescência.
- Pesquisa Translacional: Fornece uma plataforma multiespécie para alinhamento de biomarcadores e estudos comparativos.
- Reutilização Empresarial: Oferece um sistema microfluídico reutilizável adaptável a diversos modelos de doenças intestinais.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Aumenta a confiança preditiva e reduz a ambiguidade mecanicista na modelagem de doenças intestinais.
- Valor Operacional: Oferece fluxos de trabalho padronizados, escalonáveis e reprodutíveis para ensaios baseados em organoides.
- Valor Estratégico: Melhora a tomada de decisões de avanço ou interrupção e a eficiência do capital ao permitir a eliminação precoce de riscos.
- Impacto no Portfólio: Apoia a priorização ajustada ao risco e o avanço multiespécies de terapêuticas intestinais.
Considerações sobre a Implementação
- Requer experiência em cultura de organoides, microfluídica e manipulação de tecidos caninos.
- Exige acesso à infraestrutura para revestimento com matriz extracelular (ECM), instrumentação microfluídica e medição de resistência elétrica transepitelial (TEER).
- Necessita padronização entre equipes para revestimento reprodutível com ECM e semeadura celular.
- A adaptação entre espécies ou modelos de doenças pode exigir otimização do protocolo.
- As limitações incluem desafios técnicos na adesão uniforme das células e na manutenção da morfogênese tridimensional.
