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工程化胶质细胞培养模型有助于克服传统2D塑料培养器皿方法的局限性。这些模型在更好地理解基本的神经病理生物学过程以及开发更具生理相关性的体外药物筛选平台方面发挥着关键作用,该平台可用于在处理神经退行性疾病时测试治疗靶点。通过建立与活体组织中细胞形态和表型更相似的培养模型,理论上可以减少体内动物实验的数量、发现新药所需的时间以及相关成本。然而,开发的工程化小胶质细胞模型仍然非常简单,因为它们通常仅由一种细胞类型组成,而大脑生态位具有高度异质的细胞群(包括神经元、脑内皮细胞和神经胶质细胞)。因此,评估在这种工程化微环境中存在其他中枢神经系统细胞类型的情况下培养的小胶质细胞的行为将是至关重要的,特别是对于体外疾病模型的开发,如阿尔茨海默病帕金森病模型。

荷兰代尔夫特理工大学Angelo Accardo团队认为,这些广泛使用的3D细胞组件的主要限制之一是它们迅速形成坏死的核心,这对长期研究是有害的。将来的目标是将无支架和基于支架的策略结合起来,以控制在中尺度(mm或cm大小)工程化多孔微环境中接种的预先形成的微型神经器官的生长,并促进营养物质的扩散,以防止坏死核的早期形成。需要进一步开发的另一个方面是当前支架技术与细胞生物学中使用的一些相关表征技术之间的兼容性,特别是小胶质细胞,如基因表达分析,以确认这些细胞的稳态表型。为了实现这一目标,一种解决方案是将生物惰性涂层集成在平坦基底上,使细胞仅能粘附到已开发的结构上,从而允许进行可靠的功能和基因表达分析。在这种情况下,技术挑战是确保生物惰性涂层不会阻碍工程结构与基底的粘附,因为这会导致分层问题。一旦这些需求得到解决,可以预见的是,这些工程化的微环境将成为神经科学领域中不可或缺的角色,这将有助于相关疾病的诊断和治疗应用。

文章在《中国神经再生研究(英文版)》杂志2023年 8月 8 期发表。

文章来源: How to cite this article: Sharaf A, Timmerman R, Bajramovic J, Accardo A (2023) In vitro microglia models: the era of engineered cell microenvironments. Neural Regen Res 18(8): 1709-1710. doi.org/10.4103/1673-5374.363828

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