Project

Organs-on-Chip; Red blood cell deformation; High Speed Camera; Microfluidic; Pumping system; Shear stress; Live Cell Imaging; Perfusion

Lead
Les modèles in-vitro standard consistent en une boîte en plastique transparent, rigide (boîte de Petri), dans laquelle les cellules cultivées sont submergées de milieu physiologique. Cet environnement statique ressemble très peu à l’environnement que les cellules perçoivent in-vivo. Les cellules endothéliales, par exemple, qui forment nos veines et nos artères sont soumises à une force de cisaillement continue dû au flux sanguin et les cellules pulmonaires épithéliales sont étirées de manière cyclique par les mouvements respiratoires. Ces effets mécaniques, ceux créés par le transport continu d’une multitude de molécules et d’autres contribuent de manière importante à l’homéostasie des organes. Poussés par l’industrie pharmaceutique qui a un besoin urgent de modèles in-vitro précis pour prédire l’efficacité et potentiellement aussi la toxicité des médicaments en développement, de nouveaux systèmes in-vitro appelés « organes-sur-chip » sont en train de voir le jour.
Lay summary
Beaucoup d’espoirs sont placés dans ces systèmes qui permettent de reproduire l’environnement cellulaire in-vivo de manière inégalée. A terme, ces organes seront connectés les uns aux autres, de manière à reproduire les interactions entre eux. Ces petits « humain-sur-chip » (« human-on-chip ») permettront alors non seulement de mieux prédire les effets systémiques de médicaments en développement mais aussi de remplacer les tests animaux.  Ce nouvel instrument de microscopie permettra aux groupes de recherche qui travaillent dans ce nouveau domaine de recherche que sont les « organes-sur-chip » de tester leurs cellules dans un environnement dynamique, proche de celui in-vivo. Ce système est composé de trois composants majeurs : un  microscope inversé fluorescent équipé d’un incubateur qui permettra de visualiser les cellules pendant des temps allant jusqu’à une semaine, voire plus, un système de perfusion précis avec plusieurs canaux de manière à pouvoir alimenter plusieurs organes-sur-chip en parallèle et une caméra haute vitesse. Cette dernière permettra de visualiser les effets biologiques ultra-rapides.

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Last update: 06.12.2014

Active participation

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Number	Title	Start	Funding scheme

In order to enable the visualisation of cells in organ-on-chips and perfused microfluidic systems, that are believed to revolutionize the drug discovery and toxicology research field, a specific set up and microscopy equipment is needed. A number of research groups at the University of Bern are already involved in those research fields and crucially need such an equipment.The requested set-up and microscopy equipment is an arrangement of several pieces of equipment that combined makes this equipment unique and innovative. The system will be equipped with a sophisticated perfusion system (Elvesys) allowing for the accurate delivery of cell culture medium, drugs or blood via eight parallel channels. Second, an inverted microscope (Zeiss, AxioObserver) for long-term cell culture (with CO2 incubator) and equipped with a motorized stage, a 3D imaging module (Apotome 2), 6 different objectives for live fluorescence imaging, including 3 long focal objectives and 5 different filters is the central piece of the system. The microscope will be equipped with a custom-made incubator and a set-up integrating an array of eight fluidic connectors, as well as free space for optional pneumatic, electric and optical connectors. Finally, in addition to a high resolution camera with a complete workstation with acquisition software, a high speed camera will be integrated on the microscope to image ultra-fast biological processes (Camera, Phantom Miro M120).