Исследование межклеточных взаимодействий в слюнных железах с помощью визуализации живых клеток ex vivo
17 ноября 2023 г.
Иммунофлуоресцентная визуализация ограничена возможностью наблюдать сложные, зависящие от времени биологические процессы всего за один снимок во времени. В этом исследовании описывается подход к визуализации в реальном времени, проводимый на прецизионно вырезанных срезах подчелюстной железы мыши. Такой подход позволяет в режиме реального времени наблюдать за межклеточными взаимодействиями во время гомеостаза и процессами регенерации и репарации.
Мои исследования посвящены роли иммунной системы в регенерации и восстановлении. Я сосредотачиваюсь на понимании того, как макрофаги взаимодействуют с эпителиальными клетками-предшественниками во время повреждения регенерации слюнных желез, и как это взаимодействие формирует процесс репарации. В области иммунологии и регенеративной медицины недавние клинические испытания, проведенные в Эдинбургском университете, показали, что введение макрофагов в качестве терапии псориаза печени эффективно в уменьшении рубцевания печени и является жизнеспособным методом лечения печеночной недостаточности.
Использование ex vivo модели культуры с точным срезом в сочетании с живой визуализацией флуоресцентно меченных клеток позволяет нам исследовать межклеточные взаимодействия в режиме реального времени, но в состоянии, близком к ткани in vivo. Понимание локализации макрофагов после травмы дает нам представление о том, с какими типами клеток макрофаги преимущественно взаимодействуют после травмы. Это, в конечном счете, позволяет нам использовать другие методы, такие как анализ секвенирования РНК одной клетки, чтобы попытаться разгадать молекулярную основу таких взаимодействий для информирования о будущих терапевтических вариантах.
Мы исследуем двунаправленную передачу сигналов между макрофагами и эпителиальными клетками и проверим, можно ли спасти гомеостаз слюнных желез путем экзогенной замены этих отсутствующих сигналов.
Обзор
В данном исследовании представлен метод визуализации живых объектов с использованием прецизионно нарезанных срезов поднижнечелюстной слюнной железы мыши, что позволяет в режиме реального времени наблюдать за взаимодействиями между клетками в процессах гомеостаза и регенерации.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Иммунология
- Регенеративная медицина
- Клеточная биология
Теоретическая часть
- Понимание роли иммунной системы в восстановлении тканей имеет решающее значение.
- Макрофаги взаимодействуют с эпителиальными клетками в процессе повреждения и восстановления.
- В недавних клинических исследованиях изучалась терапия макрофагами при циррозе печени.
- Методы живой визуализации позволяют выявить динамические клеточные взаимодействия.
Цель исследования
- Исследование взаимодействий макрофагов с эпителиальными клетками после повреждения.
- Изучение сигнальных путей, участвующих в гомеостазе слюнных желез.
- Использование секвенирования РНК единичных клеток для молекулярного анализа взаимодействий.
Используемые методы
- Модель культуры прецизионно срезанных срезов поднижнечелюстных слюнных желез мыши.
- Визуализация живых клеток, меченных флуоресцентными метками.
- Гамма-облучение для индуцирования повреждения в культивируемых срезах.
- Конфокальная микроскопия для визуализации клеточного поведения.
Основные результаты
- Визуализация в реальном времени подтвердила фагоцитоз эпителиальных клеток макрофагами.
- После облучения наблюдались атрофия клеток и повреждение ДНК.
- Локализация макрофагов позволила получить данные об их взаимодействиях.
- Поведение отдельных клеток анализировали с помощью методов сегментации.
Выводы
- Данное исследование расширяет понимание взаимодействий между макрофагами и эпителием.
- Визуализация живых объектов является ценным инструментом для изучения регенеративных процессов.
- Полученные результаты могут лечь в основу будущих терапевтических стратегий по восстановлению тканей.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для отрасли
Интеррогация межклеточных взаимодействий в ткани слюнной железы ex vivo в режиме реального времени позволяет механистически снизить риски при изучении регенеративных путей и функций иммунных клеток. Данный подход повышает прогностическую достоверность валидации мишеней для восстановления тканей и служит основой для принятия решений по портфелю проектов на ранних стадиях в области иммунологии и регенеративной медицины. Этот метод дополняет статические гистологические данные динамической количественной информацией, имеющей критическое значение для трансляционных исследований.
Стратегические области применения в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишени
- Обеспечивает возможность прямого наблюдения за взаимодействием макрофагов и эпителия после повреждения для функциональной валидации мишеней.
- Способствует снижению механистических рисков путем уточнения роли иммунных клеток в регенерации тканей.
- Предоставляет количественные поведенческие данные для повышения прогностической достоверности терапевтических гипотез.
Скрининг и разработка анализа
- Создает валидированную платформу для анализа тканей ex vivo, обеспечивающую воспроизводимость методов живой визуализации.
- Способствует стандартизации показателей поведения клеток для последующих этапов скрининговых рабочих процессов.
- Позволяет получать количественные показатели миграции и взаимодействия для разработки и оптимизации анализа.
Трансляционные и доклинические исследования
- Сопоставляет результаты ex vivo с регенеративными процессами, имеющими значение для заболевания, для обеспечения трансляционной преемственности.
- Обеспечивает продвижение с учетом рисков путем связывания клеточного поведения с доклиническими конечными точками.
- Способствует поиску биомаркеров за счет интеграции с данными секвенирования РНК отдельных клеток.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данный метод прижизненной визуализации ex vivo интегрируется в континуум от этапа поиска до доклинических исследований, обеспечивая проверку гипотез, валидацию мишеней и трансляционные исследования в области регенерации тканей.
- Биология открытий: предоставляет данные в режиме реального времени об иммуно-эпителиальной сигнализации и уточнении путей после повреждения.
- Скрининг: обеспечивает воспроизводимые количественные результаты для анализов миграции и взаимодействия клеток.
- Аналитика: позволяет осуществлять сегментацию и измерение поведения отдельных клеток для сравнительного анализа.
- Трансляционные исследования: связывают динамические клеточные ответы с доклиническими результатами регенерации.
- Корпоративное повторное использование: предлагает многократно используемую платформу для изучения различных межклеточных взаимодействий в контексте регенерации.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Повышает прогностическую достоверность и снижает механистическую неопределенность при валидации мишеней регенерации.
- Операционная ценность: Стандартизирует рабочие процессы визуализации живых объектов и поддерживает масштабируемую разработку анализов.
- Стратегическая ценность: Оптимизирует принятие решений о продолжении или прекращении разработок (go/no-go) и распределение капитала за счет предоставления практически значимых количественных данных.
- Влияние на портфель: Обеспечивает приоритизацию программ регенерации и иммуномодуляции с учетом рисков.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области визуализации живых клеток и эксвиво-культивирования тканей.
- Необходим доступ к высокопроизводительной конфокальной микроскопии и инфраструктуре для анализа изображений.
- Требуется межкомандная стандартизация протоколов маркировки и визуализации.
- Может потребоваться адаптация для различных типов тканей или моделей повреждений.
- Пропускная способность и масштабируемость ограничены длительностью визуализации и сложностью подготовки тканей.
