Mesure des changements dans l’intégrité de la barrière endothéliale cérébrale à l’aide de deux biocapteurs basés sur l’impédance en réponse aux cellules cancéreuses et aux cytokines

Résumé

Nous démontrons ici la technique d’utilisation de biocapteurs basés sur l’impédance : ECIS et cellZscope, pour mesurer la force de la barrière endothéliale cérébrale. Nous détaillons la préparation et la technique d’ajout de divers stimuli à un modèle in vitro de l’endothélium cérébral. Nous mesurons, enregistrons et donnons une analyse représentative des résultats.

Résumé

La barrière hémato-encéphalique (BHE) protège le parenchyme cérébral contre les agents pathogènes nocifs dans le sang. La BHE se compose de l’unité neurovasculaire, comprenant les péricytes, les processus astrocytaires du pied et les cellules endothéliales étroitement adhérentes. Ici, les cellules endothéliales cérébrales forment la première ligne de barrière contre les agents pathogènes transmissibles par le sang. Dans des conditions telles que le cancer et la neuroinflammation, les facteurs circulants dans le sang peuvent perturber cette barrière. La progression de la maladie s’aggrave considérablement après la rupture de la barrière, ce qui permet l’accès ou l’altération de certaines régions du cerveau. Cela aggrave considérablement les pronostics, notamment en raison des options de traitement limitées disponibles au niveau du cerveau. Par conséquent, des études émergentes visent à étudier des thérapies potentielles qui peuvent empêcher ces facteurs néfastes dans le sang d’interagir avec les cellules endothéliales du cerveau.

Les instruments ECIS (Electric Cell-Substrate Impedance Sensing) et cellZscope, disponibles dans le commerce, mesurent l’impédance à travers les monocouches cellulaires, telles que l’endothélium BHE, afin de déterminer la résistance de leur barrière. Nous détaillons ici l’utilisation des deux biocapteurs dans l’évaluation de l’intégrité de la barrière endothéliale cérébrale lors de l’ajout de divers stimuli. De manière cruciale, nous soulignons l’importance de leur capacité à haut débit pour l’investigation simultanée de plusieurs variables et traitements biologiques.

Introduction

Cet article traite des tendances actuelles en matière d’évaluation des cellules microvasculaires. Nous détaillons plus particulièrement l’utilisation de deux plateformes disponibles dans le commerce pour mesurer les propriétés de barrière des cellules endothéliales microvasculaires cérébrales. Les cellules endothéliales sont des cellules faisant face au sang, qui tapissent la paroi du vaisseau. Cependant, les microvaisseaux cérébraux sont uniques car ils aident à former la barrière hémato-encéphalique protectrice (BHE)^1,2,3. La BHE a pour fonction de réguler le transport des ....

Protocole

1. Utilisation d’ECIS pour surveiller les changements dans l’intégrité de la barrière endothéliale cérébrale en réponse à divers traitements

1. Configuration du logiciel, de la station de réseau et de la machine
   1. Connectez la station réseau à 96 puits à la machine. Placez la station de réseau dans un sac en plastique et placez-la dans l’incubateur au moins 1 h avant le test pour lui permettre de se réchauffer. Retirez le sac en plastique immédiatement avant l’expérience.
   2. Une fois prêt, allumez la machine et ouvrez le logiciel correspondant sur l’ordinateur. Appuyez sur le bouton Configuration sous l’ongl....

Discussion

Les études thérapeutiques sur les maladies qui affectent la BHE doivent tenir compte de l’importance de l’intégrité et de la régulation de la barrière endothéliale cérébrale. Par exemple, la rupture de la barrière endothéliale cérébrale est étudiée de manière critique dans les métastases du cancer au cerveau à partir d’autres sites anatomiques. En effet, l’endothélium cérébral forme la première barrière contre les cellules tumorales circulantes. Comme mentionné précédemment dans l’intr.......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
aMEM	Gibco	12561072	Melanoma cell base media
cellZscope array	nanoAnalytics	cellZscope2; software v4.3.1	TER measuring biosensor array
Collagen I—rat tail	Gibco	A1048301	ECM substrate for coating
dibutyryl-cAMP	Sigma-Aldrich	D0627	Brain endothelial media supplement
ECIS array	Applied Biophysics	ECIS ZΘ; software v1.2.163.0	Rb/Alpha measuring biosensor array
ECIS plate	Applied Biophysics	96W20idf	96-well biosensor plate
FBS	Sigma-Aldrich	12203C-500ML
GlutaMAX	Gibco	305050-061	Brain endothelial media supplement
hCMVEC	Applied Biological Materials	T0259	Brain endothelial cell line
hEGF	PeproTech	PTAF10015100	Brain endothelial media supplement
Heparin	Sigma-Aldrich	H-3393	Brain endothelial media supplement
hFGF	PeproTech	PTAF10018B50	Brain endothelial media supplement
Hydrocortison	Sigma-Aldrich	H0888	Brain endothelial media supplement
IL-1β	PeproTech	200-01B	Cytokine
Insulin-Transferrin-Sodium Selenite	Sigma-Aldrich	11074547001	Melanoma cell media supplement
M199	Gibco	11150-067	Brain endothelial cell base media
MilliQ water			Deionized water
PBS 1x	Gibco	10010-023
TNFα	PeproTech	300-01A	Cytokine
Transwell insert	Corning	CLS3464	Porous membrane insert
TrypLE Express Enzyme	Gibco	12604021	Dissociation reagent