Долгосрочный мониторинг интенсивности потребления кислорода в высокодифференцированных и поляризованных культурах пигментного эпителия сетчатки
16 августа 2024 г.
Мы представляем новое устройство для измерения скорости потребления кислорода (OCR) в культурах пигментного эпителия сетчатки (RPE). Устройство может измерять OCR в течение нескольких недель на RPE, выращенном на стандартных планшетах для клеточных культур со стандартной средой, пока планшеты находятся в стандартном инкубаторе для клеточных культур.
Дегенерация РПЭ, или пигментного эпителия сетчатки, лежит в основе многих причин потери зрения. Митохондриальная дисфункция лежит в основе этой дегенерации РПЭ во многих случаях. Мы можем измерить функцию митохондрий, глядя на скорость потребления кислорода, или OCR.
Здесь мы представляем новый метод измерения OCR в RPE. Благодаря работе в нескольких лабораториях, теперь хорошо известно, что РПЭ требуется митохондриальная активность для поддержания его здоровья и функции. Исследования в настоящее время больше сосредоточены на том, какие питательные вещества преимущественно использует RPE, и меняется ли это под воздействием стресса.
Предыдущие методы оценки OCR при РПЭ имеют ограничения. Либо СЗД выращивался в неидеальных условиях, либо его нельзя было оценить в течение длительных периодов времени. Таким образом, измерение OCR в культурах высокой точности, которые сохраняют функции in vivo, является одной из основных проблем.
Метод мониторинга OCR, представленный в этой рукописи, позволяет нам измерять OCR в течение недели, манипулируя RPE в условиях нескольких экспериментальных задач. Все это делается в то время, когда РПЭ находится в идеальных условиях культивирования, что позволяет ему имитировать идеальный РПЭ in vivo. Шифр является новым устройством для долгосрочного мониторинга потребления кислорода в клеточных культурах, таких как пигментный эпителий сетчатки.
В отличие от краткосрочных методов, таких как анализатор морских коньков, recipher поддерживает расширенный мониторинг в стандартных условиях, позволяя проводить подробное биоэнергетическое профилирование в течение нескольких недель, сохраняя при этом здоровье клеток.
Обзор
В данном исследовании рассматривается дегенерация ретинального пигментного эпителия (РПЭ), которая является ключевым фактором потери зрения, путем внедрения нового устройства для измерения скорости потребления кислорода (OCR) в культурах РПЭ. Устройство Resipher позволяет осуществлять долгосрочный мониторинг OCR в идеальных условиях культивирования, что обеспечивает возможность детального биоэнергетического профилирования.
Основные компоненты исследования
Область исследования
- Здоровье и функция ретинального пигментного эпителия (РПЭ)
- Оценка функции митохондрий
- Скорость потребления кислорода (OCR)
Теоретические основы
- Дегенерация РПЭ способствует потере зрения.
- Митохондриальная дисфункция связана с дегенерацией РПЭ.
- Предыдущие методы измерения OCR были ограничены неоптимальными условиями культивирования и коротким временем мониторинга.
Используемые методы
- Внедрение устройства Resipher для длительного измерения OCR в культурах RPE
- Хорошо дифференцированные культуры клеток ретинального пигментного эпителия
- Непрерывный мониторинг в стандартных условиях культивирования клеток
Основные результаты
- Resipher позволяет измерять OCR на протяжении нескольких недель.
- Сохраняет жизнеспособность клеток, обеспечивая при этом детальный биоэнергетический профиль.
- Обеспечивает возможность проведения экспериментальных манипуляций в оптимальных условиях.
Выводы
- В данном исследовании представлен усовершенствованный метод оценки функции митохондрий in vitro.
- Этот инновационный метод имеет важное значение для изучения РПЭ и разработки потенциальных терапевтических вмешательств при потере зрения.
Часто задаваемые вопросы
Значимость для промышленности
Долговременный количественный мониторинг скорости потребления кислорода (OCR) в высокодифференцированных и поляризованных культурах эпителия пигментного слоя сетчатки (ЭПС) восполняет критический пробел в оценке митохондриальной функции для систем, имеющих значение для изучения заболеваний. Эта возможность повышает прогностическую уверенность на этапах раннего поиска и механического снижения рисков для моделей глазных болезней, что способствует принятию взвешенных решений по управлению портфелем проектов. Данный подход обеспечивает надежную оценку метаболической адаптации и стрессовых реакций в ЭПС, предоставляя прямые данные для валидации мишеней и трансляционных исследовательских программ.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Позволяет исследовать функцию митохондрий в физиологически релевантных моделях РПЭ.
- Поддерживает механическое снижение рисков путем количественной оценки метаболических ответов на экспериментальные воздействия.
- Облегчает функциональную валидацию мишеней в эпителиальных системах, релевантных для данных заболеваний.
- Повышает прогностическую уверенность при поиске мишеней для терапии глазных болезней на ранних стадиях.
Скрининг и разработка анализа
- Подготовка валидированных поляризованных культур РПЭ для последующих рабочих процессов метаболического скрининга.
- Обеспечение стандартизированных, воспроизводимых измерений OCR для получения количественных результатов анализа.
- Возможность лонгитюдной оценки влияния соединений на митохондриальную функцию.
- Поддержка масштабируемых форматов анализа в многолуночных планшетах, совместимых с высококонтентным анализом.
Трансляционные и доклинические исследования
- Сопоставляет метаболический профиль in vitro с фенотипами РПЭ, соответствующими патологии заболевания.
- Обеспечивает преемственность этапов от поиска до доклинической валидации митохондриальных мишеней.
- Позволяет принимать взвешенные решения о дальнейшем продвижении исследования на основе функциональных метаболических конечных точек.
- Способствует разработке биомаркеров митохондриальной дисфункции в моделях глазных заболеваний.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Эта система мониторинга OCR интегрируется на всех этапах — от раннего поиска до идентификации ведущих соединений и доклинических исследований, обеспечивая непрерывную оценку метаболизма в культурах РПЭ в физиологических условиях и условиях стресса.
- Открытия в биологии: Оказывает поддержку в проверке гипотез и уточнении путей митохондриального метаболизма в РПЭ.
- Скрининг: Обеспечивает воспроизводимые количественные показатели OCR для оценки соединений в системах, релевантных для данного заболевания.
- Аналитика: Позволяет получать непрерывные данные OCR в нескольких лунках для сравнительного анализа между экспериментальными группами.
- Трансляционные исследования: Связывает результаты метаболических исследований in vitro с доклиническими моделями заболеваний сетчатки.
- Корпоративное повторное использование: Создает многоразовую платформу для оценки метаболизма в РПЭ и, потенциально, в других эпителиальных моделях.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает прогностическую достоверность и снижает механистическую неоднозначность при валидации митохондриальных мишеней.
- Операционная ценность: стандартизирует долгосрочное измерение OCR в физиологически релевантных культурах с масштабируемой пропускной способностью.
- Стратегическая ценность: позволяет принимать обоснованные решения о продолжении или прекращении разработок (go/no-go) и осуществлять капиталоэффективную приоритизацию митохондриальных мишеней.
- Влияние на портфель: поддерживает продвижение проектов с учетом рисков и обеспечивает сравнимость метаболических конечных точек между различными программами.
Особенности реализации
- Требуется опыт культивирования RPE и изучения митохондриальной биоэнергетики.
- Необходим доступ к устройству Resipher и совместимой инфраструктуре многолуночных планшетов.
- Требуется межкомандная стандартизация среды, условий культивирования и интерпретации данных.
- Адаптация к другим эпителиальным или метаболическим модельным системам может потребовать оптимизации протокола.
- При интерпретации данных OCR необходимо учитывать состав среды, градиенты кислорода и экспериментальный контроль.
Часто задаваемые вопросы по биофармацевтике
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:49
Setup of Resipher System "Sandwich" to Monitor Oxygen Consumption Rate in Well‐Differentiated RPE Cultures
5:11
Measuring Changes in Mitochondrial Metabolism in Hypoxic RPE Using Resipher System
7:03
Calculating the O2 Concentration at the RPE Monolayer to Determine if Cells are in Hypoxic, Normoxic, or Hyperoxic Conditions
