Разработка и характеристика децеллюляризованных гидрогелей внеклеточного матрикса легких
8 декабря 2023 г.
Протокол разъясняет две различные методики децеллюляризации, применяемые к нативным легочным тканям крупного рогатого скота, обеспечивая всестороннее описание их соответствующих характеристик.
1 Наша цель – разработать органотипическую модель легочной ткани. 2 Таким образом, мы оптимизировали децеллюляризацию 3 легочной ткани крупного рогатого скота 4 и восстановление гидрогелей внеклеточного матрикса легких. 5 В этом исследовании 6 мы стремимся понять влияние 7 различных методов децеллюляризации 8 на биохимические и механические характеристики 9 восстановленных гидрогелей легких.
10 Одной из основных задач протоколов децеллюляризации11 является достижение механической стабильности 12 в восстановленных гидрогелях, 13 что требует понимания 14 влияния децеллюляризации 15 на механические свойства. 16 Эти свойства, такие как жесткость и вязкоупругость, 17 оказывают решающее влияние на клеточное поведение. 18 Мы разработали методологии19, которые эффективно децеллюляризуют бычье легкое, 20 дают воспроизводимые легочные гидрогели 21, которые демонстрируют заслуживающие внимания аналогии 22 с внеклеточным матриксом легкого человека.
23 Таким образом, существуют значительные перспективы 24 в использовании нативных гидрогелей dECM 25 для легких с целью моделирования заболевания 26 в контексте легких. 27 Мы сконструировали ткани28 для моделирования гомеостатических состояний и состояний болезней 29, уделяя особое внимание взаимодействию клеточного матрикса. 30 Следовательно, мы заинтересованы в понимании роли 31 органотипических внеклеточных матриц32 как с точки зрения уникального состава, так и с точки зрения механических аспектов 33 на поведение клеток.
34 Наши текущие исследования сосредоточены на построении биомиметических, 35 специфичных для пациента органоидных моделей рака.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
Данное исследование посвящено оптимизации методов децеллюляризации тканей легкого быка с целью разработки органотипической модели легочной ткани. В работе изучается влияние различных методов децеллюляризации на биохимические и механические свойства реконструированных гидрогелей легкого.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Биология
- Тканевая инженерия
Теоретические основы
- Децеллюляризация имеет решающее значение для создания моделей тканей.
- Механическая стабильность представляет собой проблему при создании реконструированных гидрогелей.
- Понимание механических свойств необходимо для изучения поведения клеток.
- Реконструированные гидрогели должны имитировать внеклеточный матрикс легких человека.
Цель исследования
- Разработать надежную органотипическую модель легочной ткани.
- Оценить влияние методов децеллюляризации на легочные гидрогели.
- Улучшить механические свойства реконструированных гидрогелей.
Используемые методы
- Децеллюляризация ткани легкого быка.
- Характеристика биохимических свойств гидрогелей.
- Оценка механических свойств, таких как жесткость и вязкоупругость.
- Реконституция гидрогелей из экстрацеллюлярного матрикса легкого.
Основные результаты
- Успешная децеллюляризация, позволившая получить воспроизводимые гидрогели из легких.
- Гидрогели продемонстрировали механическую стабильность и соответствующие свойства.
- Заметное сходство с внеклеточным матриксом легких человека.
- Представление о взаимосвязи между децеллюляризацией и механическими свойствами.
Выводы
- Методы децеллюляризации существенно влияют на свойства гидрогеля.
- Механическая стабильность достижима при использовании оптимизированных протоколов.
- Данное исследование вносит вклад в разработку моделей легочной ткани.
Часто задаваемые вопросы
Значимость для промышленности
Гидрогели на основе децеллюляризованного внеклеточного матрикса (ВКМ) легких представляют собой воспроизводимую органотипическую платформу для моделирования биологии и патологий легких на этапах первичного поиска и доклинических исследований. Возможность контролировать и характеризовать биохимические и механические свойства обеспечивает прогностическую достоверность исследований взаимодействия клеток с матриксом и поддерживает трансляционную преемственность от моделей in vitro к данным in vivo. Данный подход решает критическую задачу отбора перспективных кандидатов в портфеле разработок, предоставляя физиологически релевантную альтернативу коммерческим продуктам ВКМ.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Позволяет исследовать взаимодействия между клетками и матриксом в нативной микросреде легких.
- Способствует снижению биологических рисков за счет уточнения влияния состава и механики внеклеточного матрикса на поведение клеток.
- Облегчает функциональную валидацию мишеней в системах, релевантных конкретным заболеваниям.
Скрининг и разработка анализа
- Обеспечивает получение стандартизированных и воспроизводимых гидрогелей для последующих клеточных анализов.
- Предоставляет количественные показатели механических свойств (жесткость, вязкоупругость) для калибровки условий анализа.
- Позволяет масштабировать подготовку субстратов из внеклеточного матрикса для платформ высококонтентного скрининга.
Трансляционные и доклинические исследования
- Приводит модели in vitro в соответствие со свойствами внеклеточного матрикса (ECM) легких человека для более точного моделирования заболеваний.
- Поддерживает разработку специфичных для пациента моделей органоидов для трансляционного поиска биомаркеров.
- Снижает механистическую неопределенность при доклинической валидации за счет сохранения нативных сигналов ECM.
Интеграция конвейера и рабочего процесса
Данный рабочий процесс по децеллюляризации и характеристике гидрогеля связывает этапы раннего поиска, разработки методов анализа и трансляционных исследований, предоставляя валидированную органотипическую платформу на основе внеклеточного матрикса.
- Открывающая биология: Поддерживает проверку гипотез о поведении клеток под воздействием внеклеточного матрикса (ECM) и модуляции сигнальных путей.
- Скрининг: Обеспечивает воспроизводимые количественные механические показатели для стандартизации анализа.
- Аналитика: Позволяет измерять модули накопления и потерь, кинетику гелеобразования и релаксацию напряжений для сравнительного анализа.
- Трансляционные исследования: Обеспечивает преемственность между моделями in vitro и доклиническими моделями за счет имитации ECM легкого человека.
- Корпоративное повторное использование: Создает многоразовую платформу на основе гидрогеля ECM, адаптируемую для различных моделей заболеваний и кампаний по скринингу.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Повышает достоверность прогнозов и снижает механистическую неопределенность в исследованиях взаимодействий клеток и матрикса.
- Операционная ценность: Обеспечивает стандартизированные, масштабируемые и воспроизводимые субстраты ВКМ для рабочих процессов в области НИОКР.
- Стратегическая ценность: Улучшает процесс принятия решений о целесообразности дальнейшей разработки («go/no-go») и эффективность использования капитала за счет внедрения физиологически релевантных модельных систем.
- Влияние на портфель: Поддерживает приоритизацию с учетом рисков, а также развитие моделей заболеваний и терапевтических гипотез.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области децеллюляризации тканей и изготовления гидрогелей на основе внеклеточного матрикса (ECM).
- Необходим доступ к оборудованию для реометрии и гистологического анализа для проведения механической и биохимической характеристики.
- Требуется межкомандная стандартизация протоколов децеллюляризации и подготовки гидрогелей.
- Может потребоваться адаптация для различных источников тканей или контекстов заболеваний.
- Механические свойства и состав ECM чувствительны к выбору метода децеллюляризации.
Часто задаваемые вопросы по биофармацевтике
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:34
Harvesting, Decellularization, and Pepsin Digestion of Bovine Lung Tissues for Decellularized Lung Extracellular Matrix Hydrogel Formation
4:25
Assessment of Gelation Kinetics and Stress‐Relaxation Properties in Decellularized Lung Extracellular Matrix Hydrogels Using Oscillatory Rheology
