Echtzeit-Hochdurchsatztechnik zur Quantifizierung der Bildung extrazellulärer Neutrophilenfallen in menschlichen Neutrophilen
1. Dezember 2023
Wir präsentieren eine automatisierte Hochdurchsatzmethode zur Quantifizierung neutrophiler extrazellulärer Fallen (NETs) unter Verwendung des Lebendzellanalysesystems, gekoppelt mit einem membranpermeabilitätsabhängigen Dual-Farbstoff-Ansatz.
Unsere Forschung konzentriert sich auf Neutrophile, die wichtige Ersthelfer im Immunsystem sind und eine bedeutende Rolle bei verschiedenen Krankheiten spielen. In den letzten zwei Jahrzehnten wurde deutlich, dass Neutrophile zur Entstehung von Krebs, Autoimmunerkrankungen und anderen entzündlichen Erkrankungen beitragen, indem sie die Immunregulation stören. Dazu gehört die Bildung von neutrophilen extrazellulären Fallen, Netzen und netzartigen Strukturen, die auf Entzündungen reagieren und für die Therapie dieser Krankheiten eingesetzt werden könnten.
Trotz einiger vielversprechender Moleküle, die auf Netze abzielen, gibt es in der Entwicklung noch keine zugelassene Therapie, die diesen Mechanismus spezifisch beeinflusst. Dies ist zumindest teilweise auf das Fehlen einer objektiven, unvoreingenommenen, reproduzierbaren und Hochdurchsatz-Quantifizierungsmethode für die Nettobildung zurückzuführen. Unser Protokoll verwendet zweifarbige Lebendzellbildgebung, um das Verhalten von Neutrophilen unter Verwendung von membrandurchlässigen und undurchlässigen Farbstoffen für eine präzise Verfolgung der Netzbildung zu analysieren.
Diese Methode unterscheidet zwischen netzbildenden und gesunden Neutrophilen auf der Grundlage der Membranintegrität und ermöglicht eine klare Unterscheidung der Zelltodtypen durch morphologische Veränderungen, die in der Phasenkontrastbildgebung absorbiert werden. Diese Methode überwindet die Probleme der zuvor berichteten Techniken zur Quantifizierung der Nettobildung und bietet eine effiziente, reproduzierbare und genaue Nettoquantifizierung auf automatisierte Weise. Diese Methode wird bei der Entwicklung von neutrophilen Medikamenten helfen, indem sie die Möglichkeit bietet, mehrere therapeutische Ziele gegen die Netzbildung in einer Hochdurchsatzmethode zu screenen.
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Übersicht
Diese Studie stellt eine automatisierte Hochdurchsatzmethode zur Quantifizierung neutrophiler extrazellulärer Fallen (NETs) mithilfe eines Live-Cell-Analysesystems vor. Die Methode verwendet einen Zwei-Farbstoff-Ansatz, der von der Membranpermeabilität abhängt und eine präzise Verfolgung der NET-Bildung ermöglicht.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Immunologie
- Zellbiologie
- Forschung zur Entzündung
Hintergrund
- Neutrophile sind entscheidende Erstresponder im Immunsystem.
- Sie spielen eine bedeutende Rolle bei verschiedenen Erkrankungen, einschließlich Krebs und Immunerkrankungen.
- Neutrophile tragen durch die Bildung von NETs, also netzartigen Strukturen, zur Entzündung bei.
- Aktuelle Therapien, die auf NETs abzielen, befinden sich noch in der Entwicklung und sind bisher nicht zugelassen.
Zweck der Studie
- Eine zuverlässige Methode zur Quantifizierung der NET-Bildung etablieren.
- Die Analyse des Neutrophilenverhaltens im Hochdurchsatzverfahren ermöglichen.
- Die Entwicklung von Therapien zur gezielten Beeinflussung von NETs bei entzündlichen Erkrankungen unterstützen.
Verwendete Methoden
- Zweifarbige Live-Cell-Bildgebung.
- Verwendung von membranpermeablen und impermeablen Farbstoffen.
- Automatisiertes Hochdurchsatz-Quantifizierungssystem.
- Analyse des Neutrophilenverhaltens und der NET-Bildung.
Hauptergebnisse
- Die Methode ermöglicht eine objektive und reproduzierbare Quantifizierung von NETs.
- Die Hochdurchsatzfähigkeit erleichtert umfangreiche Analysen.
- Mithilfe des Dual-Färbungsansatzes wurde eine präzise Verfolgung der NET-Bildung erreicht.
- Diese Methode kann bei der Bewertung potenzieller therapeutischer Ansätze zur gezielten Beeinflussung von NETs helfen.
Schlussfolgerungen
- Die automatisierte Methode stellt einen bedeutenden Fortschritt bei der Quantifizierung von NETs dar.
- Sie behebt die derzeitigen Einschränkungen in der NET-Analyse.
- Dieser Ansatz könnte die Forschung an Therapien für Erkrankungen, an denen NETs beteiligt sind, verbessern.
Häufig gestellte Fragen
Aussagekräftige Branchenrelevanz
Die Quantifizierung der Bildung neutrophiler extrazellulärer Fallen (NET) mit hoher Durchsatzleistung und Reproduzierbarkeit behebt einen kritischen Engpass in der immunologisch getriebenen Arzneimittelentwicklung. Diese automatisierte Methode der Live-Cell-Bildgebung mit zwei Farbstoffen ermöglicht eine objektive Beurteilung von NET-zielgerichteten Molekülen und unterstützt die frühe Zielvalidierung sowie die mechanistische Risikominimierung für Portfolios im Bereich Entzündung und Immunregulationsstörungen. Der Ansatz erhöht die Vorhersagesicherheit bei der Weiterentwicklung neutrophiler Therapeutika in der Onkologie sowie in der Pipeline für autoimmune und entzündliche Erkrankungen.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht eine gründliche Untersuchung der NET-Bildung als krankheitsrelevanter Mechanismus.
- Unterstützt die funktionelle Validierung von Zielstrukturen für neutrophilenmodulierende Substanzen.
- Erleichtert die mechanistische Risikominimierung, indem NETose von anderen Zelltodwegen unterschieden wird.
- Verbessert die Vorhersagesicherheit bei der Weiterentwicklung von NET-gerichteten Wirkstoffen.
Screening und Assay-Entwicklung
- Liefert standardisierte, quantitative Ergebnisse zur NET-Bildung unter verschiedenen Bedingungen.
- Ermöglicht die Hochdurchsatz-Screening von Kandidateninhibitoren oder Modulatoren der NETose.
- Unterstützt die reproduzierbare Assay-Entwicklung mittels automatisierter Bildanalyse und Doppelfärbungsdiskriminierung.
- Bereitet validierte biologische Systeme für nachgeschaltete Verfahren zur Wirkstoffbewertung vor.
Translationale und präklinische Forschung
- Stimmt die Quantifizierung von NETs mit krankheitsrelevanten humanen Neutrophilen-Modellen ab.
- Gewährleistet eine translationale Kontinuität von der in-vitro-Entdeckung bis zur präklinischen Validierung von NET-gerichteten Strategien.
- Ermöglicht risikoadjustierte Fortschrittsentscheidungen basierend auf quantitativen NET-Hemmungsprofilen.
- Unterstützt die Biomarker-Ausrichtung für Entzündungs- und Immunregulationsstörungsstudien.
Pipeline- und Workflow-Integration
Diese Methode der Live-Cell-Bildgebung mit zwei Farbstoffen integriert sich in den Entdeckungsprozess von der frühen Target-Validierung über die Identifizierung von Leitstrukturen bis hin zur präklinischen Bewertung von NET-modulierenden Substanzen.
- Entdeckungsbiochemie: Objektiviert die Quantifizierung der NET-Bildung, um neutrophilenvermittelte Mechanismen zu klären und die Hypothesenprüfung zu unterstützen.
- Screening: Bietet reproduzierbare, hochdurchsatzfähige Assay-Bereitschaft zur Evaluierung von Substanzen hinsichtlich der NETose.
- Analytik: Erzeugt quantitative, zeitlich aufgelöste Messwerte zum Vergleich der NET-Hemmung unter verschiedenen Bedingungen.
- Translationale Forschung: Verbindet in-vitro-Ergebnisse mit präklinischen Modellen unter Verwendung menschlicher Neutrophilensysteme.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Etabliert eine skalierbare, automatisierte Plattform für laufende Arzneimittelentdeckungskampagnen, die auf NETs abzielen.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Mehrdeutigkeiten bei auf NETs abzielenden Programmen.
- Operationaler Wert: Ermöglicht standardisierte, automatisierte und skalierbare Arbeitsabläufe zur Quantifizierung von NETs.
- Strategischer Wert: Ermöglicht fundierte Go/No-Go-Entscheidungen und kapitaleffiziente Portfolioauswahl für Wirkstoffe, die Neutrophile modulieren.
- Portfolio-Implikation: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung und Weiterentwicklung von Kandidaten für entzündliche und immunvermittelte Erkrankungen.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in der Live-Cell-Bildgebung und Neutrophilen-Biologie.
- Benötigt Zugang zu automatisierten Bildgebungssystemen und einer Infrastruktur für die Analyse mit zwei Farbstoffen.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise zwischen Teams bei der Assay-Planung und den Parametern der Datenanalyse.
- Kann eine Anpassung an verschiedene Neutrophilen-Quellen oder Krankheitsmodelle erfordern.
- Hängt von leistungsfähigen Algorithmen zur Bildanalyse für eine genaue Quantifizierung von NETs ab.
