Modèle de barrière hémato-encéphalique SynBBB

Cet organe sur puce, doté d'une chambre centrale et de microcanaux latéraux, permet de créer des modèles tissulaires 3D du cerveau qui accélèrent les études en temps réel des interactions cellulaires, de l'extravasation et de l'administration de médicaments. Il offre un microenvironnement morphologiquement et biologiquement réaliste qui représente plus précisément la réalité in vivo.

Général

SynBBB est un dispositif microfluidique qui permet de recréer la complexité du microenvironnement in vivo du cerveau en reproduisant une section histologique de cellules de tissu cérébral en communication avec des cellules endothéliales à travers la barrière hémato-encéphalique (BHE). Les interactions entre les cellules du tissu cérébral et les cellules endothéliales sont facilement observables dans le modèle SynBBB par le biais d'une analyse biochimique ou électrique.

SynBBB est le seul modèle in vitro de la BHE qui permet :

• une contrainte de cisaillement hémodynamique précise in vivo
• Observation en temps réel du transport de médicaments, de la fonctionnalité cellulaire et de la barrière
• Compatibilité avec les instruments d'analyse standard
• un protocole robuste et facile à utiliser

De plus, l'option IMN2 TEER disponible avec ce modèle permet de mesurer précisément la résistance électrique, offrant une méthode non invasive pour le suivi en temps réel des jonctions serrées. En effet, la formation de jonctions serrées entre les cellules (par exemple, la barrière hémato-encéphalique) peut être évaluée en mesurant les changements de résistance électrique dans l'espace intercellulaire entre les cellules. L'analyseur d'impédance cellulaire SynVivo, utilisé en combinaison avec le dispositif SynBBB TEER, mesure l'impédance électrique (résistance).

Starter Pack - To order the chip only, check our dedicated pages for linear and radial designs (ref SY-102005, SY-102015, SY-108011).

Contenu

12x SynBBB chip (choice of IMN2 radial, IMN2 linear or IMN2 radial-TEER co-culture chips)

1x Pneumatic priming device (required for priming tubing to remove air)

1x Manifold (allows for multiple devices)

1x Tygon Tubing .02"ID X .06"OD (100 ft)

25x Slide Clamps

50x Blunt Tip Needles

50x 1mL Syringes with Luer-Lok® Tip

1x Impendence Analyzer required for SynBBB TEER measurements (Only in IMN2 TEER kit)

20x Electrodes (Only in IMN2 TEER kit)

This kit does not include the air pump needed to establish the air-liquid interface.

Spécifications

Schémas des dispositifs utilisés pour développer le modèle de BHE. La chambre apicale (canaux externes) est destinée à la culture de cellules vasculaires (cellules endothéliales) tandis que la chambre basolatérale (chambre centrale) est destinée à la culture de cellules de tissu cérébral (astrocytes, péricytes ou neurones). L'architecture poreuse permet la communication entre les cellules vasculaires et tissulaires. Largeur du canal externe (OC), Largeur de déplacement (T), Espacement des fentes (SS), Largeur des fentes (WS).

IMN2 radial	IMN2 TEER	IMN2 linéaire
Canal externe (OC) : 200 µm Chambre tissulaire (rouge) : 1,8 mm de diamètre Espacement des fentes (SS): 50 μm Largeur de fente (WS): 3 µm Course (T) : 50 μm Profondeur de la puce : 100 μm	Canal externe (OC) : 200 µm Chambre tissulaire (rouge) : 1,8 mm de diamètre Espacement des fentes (SS): 50 μm Largeur de fente (WS): 3 µm Course (T) : 50 μm Profondeur de la puce : 100 μm avec capacité d'impédance	Largeur des canaux: 200-500-200 µm Chambre tissulaire (rouge) : 1,8 mm de diamètre Espacement des fentes (SS): 50 μm Largeur de fente (WS): 3 µm Course : 50 μm

Applications

De nombreux protocoles de co-culture ont été développés pour établir de véritables monocouches vasculaires en communication avec les cellules tissulaires. Les cellules humaines cultivées dans ces puces conservent un phénotype biologique similaire à celui trouvé dans les tissus réels. Les principaux chercheurs ont validé que les cellules cultivées dans ces puces reflètent plus fidèlement le comportement cellulaire trouvé in vivo par rapport aux cellules cultivées à l'aide de techniques de culture conventionnelles. 

Les plateformes microfluidiques disponibles peuvent être utilisées pour étudier l'adhésion cellule/particule et les interactions cellule-cellule ou cellule-médicament et ont été largement validées dans les applications de neurosciences, d'oncologie, d'inflammation et de toxicologie.

Contrairement aux tests sur plaques réalisés dans des conditions statiques, ces puces reproduisent les conditions dynamiques réalistes pour l'évaluation des interactions cellule-médicament et cellule-cellule, fournissant ainsi une plateforme in vitro précise pour étudier et élucider les mécanismes de réussite et d'échec. Comparés aux in vivo études animales, ils permettent la visualisation en temps réel et l'analyse de l'essai dans un environnement contrôlé.

Dans des conditions de flux fluide physiologique, il serait possible d'étudier les interactions pendant :

• Inflammation (leucocyte-endothélium),
• Développement du cancer (tumeur-endothélium),
• Thrombose (plaquette-endothélium),
• Infection (microbien-endothélium)

Modèles de cancer 3D

Vous pouvez créer une plateforme de microfluidique d'essai 3D à base de cellules pour des évaluations quantitatives dans un microenvironnement tumoral physiologiquement réaliste. Le système permet la visualisation et l'analyse en temps réel des interactions cellule-cellule et cellule-médicament englobant (a) le transport à travers les parois des vaisseaux, et (b) la distribution aux tumeurs. De nombreux domaines de la recherche en oncologie peuvent bénéficier de l'utilisation de ces modèles. Ceux-ci comprennent (1) la recherche fondamentale pour la compréhension du microenvironnement tumoral (viabilité cellulaire, prolifération, invasion et interactions tumeur-stroma et tumeur-endothélium) ; et (2) le criblage de médicaments pour l'efficacité, la toxicité et la pénétration.

Les puces avec Design 1 permettent d'étudier la métastase du cancer. Il s'agit d'un processus en plusieurs étapes qui commence par le fait que les cellules cancéreuses quittent le site tumoral d'origine et migrent vers des parties éloignées du corps via la circulation sanguine ou le système lymphatique. Ce processus implique des étapes complexes, notamment la rupture de la matrice extracellulaire par les cellules tumorales métastatiques, la fuite dans le système circulatoire, l'adhésion à la paroi vasculaire à des endroits éloignés, suivie d'une migration/invasion dans les tissus et d'une prolifération ultérieure.

Les puces avec le design 2 sont adaptées au criblage de médicaments. Les médicaments ou les systèmes de délivrance (nanoparticules, polymères, liposomes, etc.) peuvent être injectés via le canal vasculaire ou directement dans la chambre tumorale, sous des conditions de flux fluide statiques et physiologiques, et leurs réponses peuvent être observées en temps réel, mimant les conditions in vivo. 

Manuel technique du modèle de cancer 3D 

Modèle de barrière hémato-encéphalique

Le modèle 3D de BHE recrée le microenvironnement in vivo en mimant l'histologie des cellules de tissu cérébral en communication avec les cellules endothéliales à travers la BHE. Les jonctions serrées des cellules endothéliales induites par le cisaillement, impossibles à obtenir dans le modèle Transwell®, sont facilement réalisées dans ce modèle en utilisant un flux fluide physiologique. Les interactions entre les cellules de tissu cérébral et les cellules endothéliales sont facilement visualisées dans cet essai. Les modèles Transwell ne permettent pas la visualisation en temps réel de ces interactions cellulaires, qui sont critiques pour la compréhension du microenvironnement de la BHE. 

La puce avec le Design 1 - option A (barrière à fente) est une plateforme très polyvalente pour l'étude de :

• Protéines de jonction serrée : Déterminez les niveaux de protéines de jonction serrée, à savoir les zonula occludens, les claudines et les occludines qui régulent la BHE.
• Protéines de transport : Analysez la fonctionnalité des protéines de transport (par exemple, Pgp) dans la BBB normale et dysfonctionnelle.
• Perméabilité des médicaments : Évaluez en temps réel la perméabilité des agents thérapeutiques et des petites molécules à travers l'endothélium de la BHE.
• Inflammation : comprendre les mécanismes sous-jacents des réponses inflammatoires sur la régulation de la BHE.
• Migration cellulaire : Visualisez et quantifiez en temps réel la migration des cellules immunitaires à travers la BBB.
• Changements omiques : Effectuer une analyse génomique, protéomique et métabolique sur la BBB normale et dysfonctionnelle.
• Neurotoxicité : Analysez les effets toxiques d'agents chimiques, biologiques et physiques sur les cellules de la BHE.
• Neuro-oncologie : Étudiez les effets des cellules tumorales sur la BHE.

Manuel technique du modèle 3D BBB 

Modèle de toxicologie 

Les modèles in vitro actuels utilisent des monocouches 2D ou des agrégats 3D de cellules dans des conditions statiques pour étudier la toxicité des médicaments. Ces modèles ne parviennent pas à reproduire les caractéristiques physiologiques in vivo telles que la taille morphologique, le flux sanguin physiologique et la composition cellulaire (biologique) des organes spécifiques étudiés. D'autres modèles microfluidiques utilisent une architecture à deux compartiments haut-bas basée sur une membrane, ce qui limite intrinsèquement les principales caractéristiques souhaitées telles que la visualisation en temps réel et la capacité d'analyser simultanément des cultures multicellulaires. 

La puce avec Design 1 et 2 - option A (barrière à fente) est le seul modèle de toxicologie 3D disponible dans le commerce avec une surveillance optique en temps réel et une architecture multi-compartimentale et multicellulaire, et de faibles besoins en réactifs. Les autres avantages de cette plateforme sont les suivants :

• Conditions cellulaires morphologiques, fluidiques et 3D physiologiquement réalistes
• Plateforme universelle avec une architecture spécifique de l'organe souhaité
• Réduction significative des coûts et du temps
• Protocoles robustes et faciles à utiliser
• Compatible avec les instruments d'analyse standard pour les tests on chip et off chip, y compris les méthodologies omiques pour la biologie des systèmes et l'analyse bioinformatique

Manuel technique du modèle de toxicologie 

Modèle d'inflammation (Rolling, Adhesion, and Migration Assay)

The model has been developed to study the entire inflammation pathway in a realistic and dynamic environment. By creating a cell co-culture and a lumen of endothelial cells, the platform mimics a physiologically realistic model that includes flow and shear. The chip enables real-time tracking of rolling, adhesion and migration processes.

With the Design 1 or 2 - option B (pillar barrier) you can create the inflammation model that provides a realistic testing environment including:

• Contrainte de cisaillement physiologique dans un environnement microvasculaire
• In vivo comme la morphologie vasculaire avec une lumière entièrement enfermée
• Capacité de co-culture pour les interactions cellule-cellule
• Données quantitatives en temps réel de roulement, d'adhésion et de migration à partir d'une seule expérience

Manuel technique du modèle d'inflammation 

Documentation

?Manuel technique SynBBB

?Manuel technique SynBBB TEER

?SynVivo starter kit brochure

?Brochure SynVivo

Huang, J., Li, Y. B., Charlebois, C., Nguyen, T., Liu, Z., Bloemberg, D., ... & Jezierski, A. (2022). Application of blood brain barrier models in pre-clinical assessment of glioblastoma-targeting CAR-T based immunotherapies. Fluids and Barriers of the CNS, 19(1), 1-15. https://doi.org/10.1186/s12987-022-00342-y

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Terrell-Hall, T. B., Ammer, A. G., Griffith, J. I., & Lockman, P. R. (2017). Permeability across a novel microfluidic blood-tumor barrier model. Fluids and Barriers of the CNS, 14(1), 1-10. https://doi.org/10.1186/s12987-017-0050-9

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