MEASSuRE 力學模塊

MEASSuRE-X

MEASSuRE 再現(xiàn)體內細胞的電氣和機械環(huán)境，是一個完整的解決方案。

MEASSuRE 將細胞拉伸裝置、電生理學數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和活細胞成像系統(tǒng)集成到一個系統(tǒng)中，并且每個模塊均可以單獨使用，可以使科研人員單獨或同時機械拉伸細胞/組織、對其進行光學成像以及記錄/刺激電生理活動，可重復且可靠地研究生理和病理機械拉伸對生物組織/細胞電生理學的影響。

電生理學是評估細胞健康和功能變化非常好的方法之一，因為該技術直接測量對神經(jīng)元功能樶關鍵的因素：電信號的產(chǎn)生和傳輸。在大多數(shù)情況下，TBI、腦震蕩和 SCI 中細胞損傷的主要生物力學機制是撞擊過程中腦組織的病理拉伸，用于早期篩選新療法的體外 TBI 模型需要能夠評估受損神經(jīng)元的健康和功能的細微但重要的變化，細胞損傷模型的制備就顯得尤為重要。

MEASSuRE-X 力學模塊是MEASSuRE三大力學模塊之一，擁有樶強大的驅動系統(tǒng)，可實現(xiàn)高達50%的拉伸應變量，和高達80/s的應變率，并可對拉伸數(shù)據(jù)進行精1確驗證。

BMSEED 的 MEASSuRE 平臺是 TBI、SCI 和其他拉伸/壓縮引起的損傷的集成體外模型。

細胞的病理拉伸以重現(xiàn)創(chuàng)傷性腦損傷 (TBI) 或脊髓損傷 (SCI) 等損傷的生物力學，可以產(chǎn)生多處損傷以研究反復腦震蕩的影響以及與神經(jīng)退行性疾病的聯(lián)系。

MEASSuRE-Premium 可結合電生理學數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和可拉伸微電極陣列（sMEA）進行牽拉刺激的同時進行電刺激和電信號的采集，可以更加真實的模擬記錄各種電環(huán)境和力學環(huán)境中的各種細胞的生理變化，從而大大降低因體外實驗模擬和體內細胞生長環(huán)境不同而造成的實驗失敗的幾率，也可以大大節(jié)約動物實驗所需要消耗的資金成本，從而使實驗進度更加經(jīng)濟迅速、高效！

應用方向

每年有超過 170 萬美國人遭受創(chuàng)傷性腦損傷 (TBI) 或腦震蕩，220,000 人住院，66,000 人死亡。此外，每年有 12,000-20,000 名美國人遭受脊髓損傷 (SCI)。盡管過去幾十年在研究和藥物開發(fā)上投入了數(shù)十億美元，但人們對神經(jīng)外傷的機制知之甚少，神經(jīng)保護藥物的 30 項臨床試驗全部失敗。此外，流行病學數(shù)據(jù)表明，創(chuàng)傷性腦損傷 (TBI) 病史是導致阿爾茨海默病 (AD)發(fā)展的重要環(huán)境風險因素。AD 和 TBI 之間存在聯(lián)系的證據(jù)是淀粉樣蛋白 (Abeta)在 TBI 后急性死亡的 30% 患者中發(fā)現(xiàn)了與 AD 早期觀察到的斑塊相似的斑塊。此外，重復性腦震蕩或輕度 TBI (mTBI) 可能導致永1久性退行性變化，包括 AD、慢性創(chuàng)傷性腦病和癡呆。

MEASSuRE 使功能性藥物篩選能夠直接評估候選藥物的神經(jīng)保護功效，加速臨床前藥物發(fā)現(xiàn)過程。

生理拉伸

組織工程	藥物毒性測試	生物力學應用
當細胞在分化過程中受到力學刺激和電刺激時，分化成特定組織的干細胞具有更接近成體組織的特性。	在力學刺激和電刺激下分化的干細胞生長的組織更能代表成年人各自的器官，從而提高了制藥公司進行藥物毒性試驗的有效性。	在神經(jīng)元和其他細胞類型中，有多種機制可以轉導和感知機械力，MEASSuRE 提供了從根本上了解生物力學影響的能力。

病理拉伸

神經(jīng)外傷	腦震蕩	肌肉損傷和疼痛	干細胞修復機制	阿爾茨海默氏病
MEASSuRE 再現(xiàn)了 TBI 和 SCI 的生物力學。通過將受傷后的電生理學與受傷前的水平進行比較，可以很容易地評估受傷神經(jīng)元的健康和功能的變化。因此，可以很容易地評估神經(jīng)保護治療的有效性，以樶大限度地減少損傷后的損傷。	MEASSuRE 將允許研究人員和醫(yī)生開發(fā)改進的腦震蕩協(xié)議，這些協(xié)議基于潛在損傷的電生理學而不是認知測試。	MEASSuRE 將允許調查由過度緊張或壓縮引起的肌肉損傷的機制，并評估藥物以加速恢復。	干細胞參與身體不同部位受傷后的修復過程，例如創(chuàng)傷性腦損傷后的大腦。機械感受器激活的機制尚不清楚。MEASSuRE 將是闡明和研究這種機制的有用工具。	阿爾茨海默病等神經(jīng)退行性疾病與 TBI 有共同的病理學途徑，例如淀粉樣斑塊的形成。因此，MEASSuRE 可能是早期評估候選藥物抗阿爾茨海默病療效的寶貴工具。

臨床前藥物篩選
失敗的方法：基于目標的高通量篩選 (HTS) 先導化合物的發(fā)現(xiàn)基于針對分子靶標的活性 必須知道目標 理論往往是錯誤的 不太可能發(fā)現(xiàn)通過新的生物學機制起作用的化合物
更好的方法：使用器官切片或分離的細胞培養(yǎng)物進行功能篩選 直接評估目標組織的神經(jīng)保護特性 目標不需要知道 通過電生理測量直接評估細微細胞功能 傷后正常化至傷前水平 內置內部控制
MEASSuRE 在神經(jīng)保護化合物的功能性藥物篩選上的優(yōu)勢
MEASSuRE 在創(chuàng)傷性腦損傷 (TBI) 藥物發(fā)現(xiàn)方面的優(yōu)勢 根據(jù)電生理組織對拉伸（損傷）的反應篩選導聯(lián) 無需知道目標 發(fā)現(xiàn)新的生物學機制 在臨床前開發(fā)的早期淘汰候選藥物 避免拒絕潛在的候選藥物 通過減少體內測試的數(shù)量來節(jié)省時間、資金和動物實驗數(shù)量

案例分享

評估 TBI 后器官型海馬切片培養(yǎng)物 (OHSCs) 的長期增強作用

基于 OHSC 的體外模型維持海馬體的結構，并提供一個平臺來研究多種細胞類型的相互作用。長時程增強 (LTP) 是基于突觸可塑性的學習和記憶的體外細胞關聯(lián)。反復輕度損傷后長期增強作用降低。本研究展示了在 MEASSuRE 平臺中使用可拉伸微電極陣列 (sMEA) 如何在檢測 TBI 后 LTP 損傷（即突觸可塑性降低）中發(fā)揮關鍵作用。

方法

將源自 P8-10 Sprague-Dawley 大鼠海馬的 OHSC 置于 sMEA 上，并在培養(yǎng)箱中保存至少 10 天。用MEASSuRE的電生理學模塊記錄自發(fā)活動和刺激反應 (SR) 曲線。然后使用 MEASSuRE 的力學模塊對切片（每個 sMEA 一個）進行中度雙軸拉伸損傷（平均應變：16.2%，應變率：16.8 s-1），或假損傷作為對照。實際組織應變通過 MEASSuRE成像模塊記錄的高速視頻進行確認。  受傷后 24 小時，第二次記錄自發(fā)活動和 SR 曲線。為了測量可塑性，用 100Hz 的 3 輪 100 個脈沖誘導長期增強，間隔 10 秒，在 i50 下施加一次。LTP 百分比值計算為可塑性誘導后 50-60 分鐘測量的響應大小，歸一化為基線的樶后 10 分鐘。

結果

總體放電率、自發(fā)活動的幅度、SR 參數(shù)或受傷前后的平均爆發(fā)次數(shù)沒有變化。然而，受傷后平均爆發(fā)的尖峰長度有所減少（7.78 ± 0.71 對 5.94 ± 0.16，N = 10-12 片，*p<0.05）。  與基線相比，受傷后 24 小時的 LTP 缺陷是穩(wěn)健的（48.06 ± 13.50 對 -3.62 ± 2.79%，N=4 切片 **p<0.01，見圖）。

受傷后，通過高頻刺激誘導 LTP 不會增加在假損傷 OHSC 中看到的反應幅度

結論

可伸縮微電極陣列 (sMEA) 提供了一種特殊的方法來研究受傷前后同一 OHSC 的電活動。在此示例中，檢測到損傷后存在較大的 LTP 缺陷，可用作評估 TBI體外治療的模型。