Hibridación óptica fototérmica de fluorescencia infrarroja in situ (OPTIR-FISH)
23 de febrero de 2024
Aquí, presentamos un protocolo que utiliza la hibridación óptica fototérmica de fluorescencia infrarroja in situ (OPTIR-FISH), también conocida como FOL fototérmico de infrarrojo medio (MIP-FISH), para identificar células individuales y comprender su metabolismo. Esta metodología se puede aplicar ampliamente para diversas aplicaciones, incluido el mapeo del metabolismo celular con resolución de una sola célula.
El alcance de nuestra investigación es desarrollar y aplicar OPTIR-FISH para identificar células individuales y analizar su metabolismo a nivel de una sola célula. Nuestro objetivo es comprender cómo interactúan las células individuales dentro de un entorno complejo y comprender su fisiología y carreteras. El análisis del metabolismo a nivel de célula individual, particularmente dentro del entorno nativo, podría proporcionar información invaluable para revelar las actividades heterogéneas y complejas en los sistemas biológicos.
Sin embargo, la tarea concurrente de diferenciar la identidad celular y dilucidar el metabolismo a nivel de una sola célula sigue siendo un desafío. Nuestra avanzada plataforma de imágenes vibratorias, Optical Photothermal Infra, ofrece el estudio del metabolismo de una sola célula. Al mismo tiempo, es naturalmente altamente compatible con los bosques bien establecidos en la hibridación in situ para la identificación de especies microbianas.
Por lo tanto, la integración sencilla ofrece metabolismo e identificación con la misma resolución de imagen simultáneamente.
Descripción general
Este artículo presenta un protocolo que utiliza hibridación fluorescente in situ infrarroja fototérmica óptica (OPTIR-FISH) para identificar células individuales y analizar su metabolismo a nivel de célula individual. La metodología tiene como objetivo proporcionar información sobre las interacciones celulares en entornos complejos.
Componentes Clave del Estudio
Área de la Ciencia
- Neurociencia
- Biología celular
- Análisis metabólico
Antecedentes
- Comprender el metabolismo individual de las células es fundamental para revelar actividades biológicas complejas.
- Los métodos actuales enfrentan dificultades para diferenciar la identidad celular mientras analizan el metabolismo.
- OPTIR-FISH combina imágenes vibracionales con hibridación fluorescente in situ.
- Este enfoque es compatible con la identificación de especies microbianas.
Objetivo del estudio
- Desarrollar un método para identificar células individuales.
- Analizar el metabolismo a nivel de célula individual.
- Comprender las interacciones celulares en entornos naturales.
Métodos Utilizados
- Imagen infrarroja fototérmica óptica.
- Hibridación fluorescente in situ.
- Técnicas de resolución a nivel de célula individual.
- Análisis del metabolismo celular.
Resultados principales
- Identificación exitosa de células individuales mediante OPTIR-FISH.
- Información sobre el metabolismo celular en entornos complejos.
- Compatibilidad demostrada con métodos de identificación existentes.
- Potencial para aplicaciones amplias en la investigación biológica.
Conclusiones
- OPTIR-FISH es una herramienta prometedora para el estudio del metabolismo a nivel de célula individual.
- Mejora la comprensión de las interacciones celulares y la fisiología.
- Esta metodología podría conducir a avances significativos en la investigación biológica.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
OPTIR-FISH permite la identificación simultánea y el perfilado metabólico de células individuales dentro de comunidades microbianas complejas, abordando una brecha crítica en el análisis a nivel de célula individual para el descubrimiento en biofármacos. Este enfoque de doble modalidad mejora la confianza predictiva en la comprensión de la heterogeneidad celular y la función metabólica, apoyando la validación temprana de objetivos y la reducción de riesgos mecanicistas. La integración de la identidad celular con la actividad metabólica a resolución de célula única orienta las decisiones del portafolio y acelera las líneas de investigación traslacional.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Permite la interrogación directa de vías metabólicas en tipos celulares identificados para la validación funcional de dianas.
- Apoya la reducción mecanicista de riesgos al vincular el fenotipo con la actividad metabólica a nivel individual de célula.
- Facilita la confianza predictiva en la selección de dianas al resolver la heterogeneidad celular dentro de sistemas relevantes para la enfermedad.
Desarrollo de Cribado y Ensayos
- Prepara sistemas de célula individual validados para cribado de compuestos y ensayos metabólicos posteriores.
- Normaliza lecturas metabólicas cuantitativas para el desarrollo reproducible de ensayos.
- Permite el análisis de alto rendimiento de los cambios metabólicos en respuesta a perturbaciones experimentales.
Investigación Traductiva y Preclínica
- Relaciona fenotipos metabólicos con biomarcadores traducidos en entornos microbianos o celulares complejos.
- Proporciona continuidad desde el descubrimiento hasta la validación preclínica mediante el seguimiento de respuestas metabólicas in situ.
- Apoya el avance ajustado al riesgo al aclarar la relevancia funcional de subpoblaciones celulares.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
OPTIR-FISH se integra en el continuo de descubrimiento desde las primeras pruebas de hipótesis hasta la identificación de candidatos y la validación preclínica, permitiendo análisis robustos a nivel de célula individual en flujos de trabajo de I+D.
- Biología del Descubrimiento: Relaciona la identidad celular con la función metabólica, apoyando el análisis de vías basado en hipótesis.
- Selección: Proporciona resultados metabólicos cuantitativos y reproducibles para la preparación de ensayos y la evaluación de compuestos.
- Análisis: Ofrece datos espectrales y de fluorescencia de alto contenido para el análisis comparativo de condiciones.
- Investigación Traducional: Conecta los perfiles metabólicos de células individuales con biomarcadores relevantes para enfermedades, cuando el sistema estudiado lo permite.
- Reutilización Empresarial: Ofrece una plataforma estandarizada y escalable para su uso repetido en diversos modelos biológicos.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva y reduce la ambigüedad mecanicista en la validación de objetivos.
- Valor operativo: Estandariza el análisis metabólico a nivel de célula individual para garantizar la reproducibilidad y escalabilidad.
- Valor estratégico: Mejora las decisiones de avance o interrupción y la eficiencia del capital al aclarar la función celular desde etapas tempranas.
- Impacto en la cartera: Permite la priorización y el avance ajustados al riesgo de los programas de descubrimiento.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en hibridación fluorescente in situ y técnicas de imagen vibracional.
- Exige acceso a infraestructura de microscopía infrarroja fototérmica óptica y de fluorescencia.
- Necesita estandarización entre equipos de los protocolos de preparación de muestras y de análisis de datos.
- Puede ser necesaria una adaptación para diferentes sistemas microbianos o celulares según el diseño de las sondas de ARNr y el marcado isotópico.
- El rendimiento y la resolución espectral están limitados por el equipo de imagen y la complejidad de la muestra.
