Monitorování organoidů
Článek shrnuje, jak inovativní 3D Mesh MEA technologie umožňuje detailní monitorování elektrické aktivity uvnitř organoidů, aniž by narušovala jejich přirozenou morfologii. Tento přístup podporuje dlouhodobé sledování a poskytuje cenné informace o fungování neuronálních sítí, srdeční činnosti a účincích léčiv na komplexní živé modely, což otevírá nové možnosti v neurovědách, kardiologii a personalizované medicíně.
Standardní multielektrodové pole (MEA) se široce používá pro monitorování elektrické aktivity buněk. Jsou zvláště účinná při analýze synchronizace neuronálních sítí nebo sledování srdečních rytmů v
in vitro modelech. Nicméně, při práci s organoidy – modely samoorganizujících se 3D kultur, které věrně napodobují strukturu lidských orgánů – se objevují omezení tradičních 2D MEA čipů.
3D buněčné struktury se samoorganizují kolem sítě obsahující elektrody. Fotografie poskytnuté laboratoří Jones’ lab, Biomedical Micro and Nano Engineering, NMI Natural and Medical Sciences Institute na University of Tübingen. Zdroj: Harvard Bioscience – Organoid Research.
2D MEA čip a organoid deformovaný na standardním 2D MEA čipu. Ilustrace, zdroj: Harvard Bioscience – Organoid Research.
Organoidy jsou ideální pro screening nových léčiv, jelikož nabízejí prostorově komplexní prostředí, ve kterém lze sledovat celou škálu buněčných aktivit. Avšak 2D MEA čipy nedokážou zaznamenat signály z nitra organoidu. Vlivem gravitace totiž dochází k morfologickým změnám, které mohou narušit přirozenou fyziologii této 3D struktury.
Tady přichází na scénu technologie
3D Mesh MEA. Díky svému flexibilnímu designu se elektrody integrují přímo do organoidu, což umožňuje měření elektrické aktivity uvnitř celé struktury, aniž by byl narušen její přirozený růst. Navíc integrované systémy pro perfuzi zajišťují stabilní prostředí, které umožňuje dlouhodobé monitorování – zásadní předpoklad pro chronické studie a komplexní analýzu účinků léčiv v průběhu času.
Inovativní 3D uspořádání elektrod Mesh MEA čip a organoid, který obrůstá elektrody, které prostupují strukturou uvnitř. Ilustrace, zdroj: Harvard Bioscience – Organoid Research.
Lidské mozkové organoidy kultivované na Mesh MEA pro elektrofyziologické záznamy. Fotografie převzaty z článku "Organoids in Industry: Accelerating Drug Discovery with Electrophysiological Insights". Obrázky jsou poskytnuty laboratoří Jenny Hsieh na University of Texas at San Antonio, která studuje mozkové organoidy s epileptickým modelem (kultivace organoidů a mikroskopické snímky od Sary Mirsadeghi). Zdroj: Harvard Bioscience – Organoid Research.
Inspirace z praxe: Neurovědy, organoidní výzkum a urychlování objevů léčiv
Příklady aplikací, které přináší Mesh MEA technologie, dokazují její průlomový potenciál:
- Neurovědy: Technologie umožňuje sledovat komplexní neuronální aktivity, jak dokládá stránka věnovaná neuroscience solutions. Detailní mapování signálů z více vrstev tkáně poskytuje vědcům jedinečnou příležitost pochopit, jak se vyvíjejí a mění neuronální sítě, což otevírá nové možnosti v léčbě neurodegenerativních onemocnění.
- Výzkum organoidů: Jak uvádí aplikace zaměřená na organoid research, použití 3D Mesh MEA umožňuje sledovat vývoj a funkční aktivitu organoidů v reálném čase. Díky možnosti zaznamenávat vnitřní signály z organoidu lze získat přesnější data o buněčné diferenciaci a reakci na podněty, což je klíčové při testování nových léčiv.
Neuralní aktivita lidských mozkových organoidů kultivovaných na platformě 2D MEA2100 Mini (horní panel) a na 3D Mesh MEA platformě (dolní panel). Rasterové grafy ukazují zvýšení neuronální spiking aktivity v průběhu času u organoidů kultivovaných na Mesh MEA ve srovnání s klasickým MEA (MEA2100 Mini) Poskytuje hustší a komplexnější data z vnitřního prostoru tkáně. Data převzata z laboratoře Hsieh, Department of Neuroscience, Developmental and Regenerative Biology na University of Texas at San Antonio. Zdroj: Harvard Bioscience – Organoid Research.
- Urychlení objevů léčiv: Článek Organoids in Industry: Accelerating Drug Discovery with Electrophysiological Insights ukazuje, jak kontinuální monitorování elektrofyziologické aktivity pomocí Mesh MEA výrazně zkracuje dobu potřebnou k ověření účinnosti a bezpečnosti nových molekul. Dlouhodobá měření poskytují hlubší vhled do chronických účinků léčiv, což napomáhá rychlejšímu přechodu od laboratorních testů k klinickým studiím.
Shrnutí
Integrací 3D Mesh MEA technologií do výzkumných metod získáváme nejen kvalitnější a komplexnější data o buněčné aktivitě, ale otevíráme také cestu k novým přístupům v neurovědách, organoidním výzkumu a vývoji léčiv. Tato technologie udržuje přirozenou morfologii organoidů, umožňuje detailní záznam signálů z jejich vnitřních struktur a díky stabilnímu prostředí s integrovanou perfuzí poskytuje možnost dlouhodobého sledování, které je nezbytné pro pochopení komplexních buněčných interakcí.
Pro ty, kteří chtějí posunout hranice výzkumu a získat hlubší vhled do fungování živých buněk, představují Mesh MEA systémy revoluční nástroj, který spojuje moderní elektrofyziologii s inovativními modely lidských orgánů.
Zjistit více o Mesh MEA systémech
Dominika Egermajerová
produktový a aplikační specialista
+420 739 471 101 dominika.e@krd.cz
Spolupracujeme s Harvard Bioscience a Multi Channel Systems. Zástupcem v České republice je KRD.cz