Elektrofyziologie in vitro
Proč je elektrofyziologie klíčem k porozumění živým systémům?
Zatímco genetika a morfologie nám ukazují,
z čeho buňka je a
jak vypadá, elektrofyziologie nám umožňuje vidět
co dělá a jak komunikuje. Měření elektrických signálů generovaných živými buňkami přináší jedinečný pohled na jejich
aktuální funkční stav.
Díky technologiím mikroelektrodových polí (MEA) můžeme
neinvazivně sledovat aktivitu různých buněk – neuronů, srdečních buněk (kardiomyocytů), beta buněk nebo organoidů – v reálném čase a s vysokým rozlišením. To je klíčové například pro:
- vývoj a bezpečnost nových léčiv,
- výzkum neurodegenerativních onemocnění,
- kultivaci kmenových buněk,
- funkční analýzu 3D modelů, jako jsou mozkové nebo srdeční organoidy.
Jak funguje MEA technologie?
MEA (microelectrode array) je tenký skleněný substrát, ve kterém je zabudována síť mikroskopických elektrod. Buněčná kultura nebo tkáň je umístěna přímo na tuto síť a elektrody snímají elektrické signály vznikající například při:
- akčních potenciálech neuronů,
- srdečních kontrakcích,
- odpovědích na stimuly či farmaka.
📊
Měřené parametry zahrnují:
- frekvenci a synchronizaci neuronální aktivity,
- charakteristiky srdečních potenciálů (např. repolarizaci)
- účinky léčiv na elektrickou činnost buněk.
Spontánně aktivní neuronové sítě v MEA (vlevo),
Akutní účinek expozice MeHgCl na aktivitu neuronové sítě (vpravo). https://doi.org/10.3389/fneng.2010.00111
Kdy elektrofyziologii využít?
Elektrofyziologická data nacházejí uplatnění napříč obory – od základního výzkumu po aplikovanou medicínu:
Vývoj léčiv a toxikologie
Testování účinků kandidátních molekul na elektrickou aktivitu srdečních či neuronálních buněk.
Neurovědy a neurodegenerace
Funkční profil neuronálních sítí v kulturách nebo řezech jako biomarker onemocnění.
Regenerativní medicína
Ověření, zda se diferencované buňky (např. z iPS buněk) opravdu chovají funkčně jako neurony nebo kardiomyocyty.
Organoidy a „organ-on-chip“
MEA poskytuje
živý vhled do 3D modelů, které simulují reálné prostředí lidských tkání. Více o organoidech na čipu se dočtete v našem článku zde:
https://www.krd.cz/blog/monitorovani-organoidu
3D buněčné struktury se samoorganizují kolem sítě obsahující elektrody MeshMEA.
Co elektrofyziologie přináší?
Zatímco tradiční metody se zaměřují na statické vlastnosti (morfologie, genová exprese), elektrofyziologie je
dynamická. Poskytuje informace o:
- časové synchronizaci buněk,
- odpovědi na podněty v reálném čase,
- síťové organizaci a plasticitě neuronů,
- efektivní kontraktilitě kardiomyocytů.
To je důležité nejen pro vědce, ale také pro vývoj personalizovaných terapií, buněčných náhrad nebo bezpečných léčiv.
Aktuální novinky a aplikace:
- Mesh MEA pro organoidy: Nová technologie Mesh MEA umožňuje 3D konformní záznamy uvnitř organoidů bez narušení jejich struktury, což poskytuje realističtější data o jejich funkci. Multichannel Systems
- Výzkum ve vesmíru: Technologie MEA2100 2x60 od společnosti Multi Channel Systems byla úspěšně využita v experimentech, které zkoumají vliv mikro – a hypergravitace na neuronální aktivitu. Testy probíhají na specializovaných platformách a mohou přinést důležité poznatky o fungování neuronů ve vesmírném prostředí. Multichannel Systems
- Automatizovaný screening s MEA Xpress: Kombinace Multiwell-MEA-System s pipetovacím robotem umožňuje plně automatizované experimenty bez nutnosti zásahu uživatele, což zvyšuje propustnost a reprodukovatelnost. Multichannel Systems
Díky těmto inovacím a spolehlivosti jsou MEA systémy od MCS ideální volbou pro výzkumníky hledající precizní a flexibilní nástroje pro elektrofyziologii.
Chcete se dočíst více o konkrétních elektrofyziologických systémech a konfiguracích?
➡️
Pokračujte na článek:
Vyberte si správný MEA systém pro svůj výzkum