Преобразование статических барьерных моделей тканей в динамические микрофизиологические системы
February 16th, 2024
Этот протокол описывает реконфигурируемую платформу клеточных культур на основе мембраны, которая объединяет формат открытой лунки с возможностями потока жидкости. Эта платформа совместима со стандартными протоколами и позволяет осуществлять обратимые переходы между режимами культивирования в открытых лунках и микрофлюидными культурами, удовлетворяя потребности как инженерных, так и бионаучных лабораторий.
Мы разрабатываем модульные микрофизиологические системы, которые имитируют барьерные ткани человека. Наша система уникальна тем, что она может быть перенастроена со статической культуры открытой скважины на систему с улучшенным потоком. Такая гибкость позволяет использовать платформу как в бионаучных, так и в инженерных лабораториях.
Мы представляем протокол для создания реконфигурируемой платформы открытой скважины с визуализацией культуры и образа жизни, усиленной потоком. Он совместим с обычными протоколами в области бионауки. Наша реконфигурируемая конструкция позволяет пользователям переключаться между режимами открытой скважины и микрофлюидным режимом во время эксперимента, а также позволяет пользователю выполнять каждый этап в удобном для него формате.
Обзор
Этот протокол описывает реконфигурируемую мембранную платформу для клеточной культуры, которая интегрирует формат открытых блюдец с возможностями потоков жидкости. Эта платформа совместима со стандартными протоколами и позволяет осуществлять обратные переходы между режимами культуры в открытых блюдецах и микрофлюидной культуре, удовлетворяя потребности как инженерных, так и биомедицинских лабораторий.
Ключевые компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Клеточная биология
- Биоинженерия
Бэкграунд
- Разработка модульных микрофизиологических систем.
- Фокус на моделировании тканей-барьеров человека.
- Важность гибкости в системах культуры.
- Совместимость с обычными биомедицинскими протоколами.
Цель исследования
- Создать реконфигурируемую платформу с открытыми блюдецами.
- Улучшить культуру с возможностями потока.
- Облегчить визуализацию образа жизни во время экспериментов.
Используемые методы
- Протокол создания реконфигурируемой платформы для культуры.
- Интеграция методов культуры с потоком.
- Использование как режимов с открытыми блюдецами, так и микрофлюидных режимов.
- Применение стандартных биомедицинских протоколов.
Основные результаты
- Успешные переходы между режимами культуры во время экспериментов.
- Улучшенные возможности визуализации с новой платформой.
- Совместимость с существующими лабораторными практиками.
Выводы
- Платформа предлагает гибкость для исследователей.
- Она удовлетворяет потребности как инженерных, так и биомедицинских лабораторий.
- Потенциал для более широких применений в тканевой инженерии.
Часто задаваемые вопросы
Executive Industry Relevance
Dynamic microphysiological systems that enable reversible switching between static and flow-enhanced modes address a critical gap in barrier tissue modeling for drug discovery. This reconfigurable platform supports predictive confidence in early-stage screening by aligning with both standard open-well protocols and advanced flow-based assays. Its compatibility with conventional workflows facilitates broader adoption and integration across discovery and translational research pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of barrier tissue function under both static and dynamic conditions.
- Supports mechanistic de-risking by allowing controlled exposure to physiological shear stress.
- Facilitates functional target validation in disease-relevant tissue models.
Screening & Assay Development
- Prepares validated endothelial monolayers for compound screening in both open-well and flow modes.
- Ensures assay reproducibility and standardization by maintaining compatibility with established protocols.
- Enables quantitative readouts such as gene expression changes in response to flow.
Translational & Preclinical Research
- Aligns in vitro barrier models with physiological conditions relevant to human tissues.
- Supports translational biomarker studies by enabling dynamic modulation of experimental conditions.
- Provides continuity from early discovery through preclinical validation in barrier tissue research.
Pipeline & Workflow Integration
This platform bridges early discovery, assay development, and translational research by enabling flexible modeling of barrier tissues under both static and flow conditions.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing on barrier integrity and cellular response to shear stress.
- Screening: Supports reproducible, quantitative assays for compound evaluation in physiologically relevant formats.
- Analytics: Enables measurement of gene expression and cellular alignment as functional readouts.
- Translational Research: Connects in vitro findings to preclinical models by mimicking dynamic tissue environments.
- Enterprise Reuse: Offers a modular, reconfigurable system adaptable to diverse R&D workflows.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in barrier tissue studies.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and scalability across research teams.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making and capital efficiency by enabling robust early-stage data.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of barrier-targeted programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in cell culture and microfluidic system assembly.
- Needs access to standard laboratory instrumentation and imaging platforms.
- Demands cross-team alignment on protocol standardization for reproducibility.
- Adaptable to various cell types and tissue models with protocol optimization.
- Limited by the need for manual reconfiguration between static and flow modes.
