Mesure de l’activité électrophysiologique des réseaux neuronaux à l’aide de réseaux de micro-électrodes

Pertinence industrielle pour les cadres

La mesure de l'activité électrophysiologique dans des réseaux neuronaux dérivés de cellules souches pluripotentes induites humaines fournit une validation fonctionnelle précoce de la différenciation neuronale et de la maturité du réseau. Cette approche permet une détection mécanistique des risques en confirmant la connectivité synaptique et la propagation du signal dans un système pertinent pour l'humain. Elle soutient la validation de cibles et la préparation des tests dans les modèles de maladies neurodégénératives en fournissant des lectures électrophysiologiques quantitatives et reproductibles.

Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique

Début de la découverte et validation de la cible

• Valeur scientifique : Confirme la différenciation fonctionnelle des hiPSCs en neurones électrophysiologiquement actifs.
• Valeur opérationnelle : Permet d'interroger des hypothèses thérapeutiques grâce à des lectures de l'activité au niveau du réseau.
• Valeur prédictive : Contribue à l'atténuation des risques biologiques en validant l'intégration synaptique et la synchronie du réseau.

Développement de criblages et de tests

• Prêt de l'essai : Prépare des réseaux neuronaux validés pour le criblage de composés avec une activité de base stable.
• Données quantitatives : Fournit des mesures de la fréquence, de l'amplitude et de la propagation des potentiels d'action sur des MEA multipuits.
• Reproductibilité : Standardise les conditions d'enregistrement grâce à un flux de gaz humidifié, un contrôle de la température et une amplification constante.

Recherche translationnelle et préclinique

• Modélisation de maladies : Utilise des neurones dérivés de cellules souches pluripotentes induites humaines pour améliorer la pertinence translationnelle par rapport aux systèmes exclusivement rongeurs.
• Continuité mécanistique : Établit un lien entre l'engagement de la cible et les résultats fonctionnels au niveau du réseau dans l'évaluation préclinique.
• Décisions ajustées au risque : Informe les critères de poursuite ou d'abandon basés sur la restauration ou la suppression électrophysiologique.

Intégration du pipeline et du flux de travail

La méthode s'inscrit dans le continuum de découverte allant de la validation de la cible à l'identification de composés actifs, puis à l'évaluation fonctionnelle préclinique, en fournissant à chaque étape une confirmation électrophysiologique.

• Biologie de la découverte : Évalue l'efficacité de la différenciation neuronale et la modulation des voies par l'activité spontanée du réseau.
• Screening : Permet la détection des effets des composés grâce aux modifications du taux de décharge ou des motifs de salves.
• Analytique : Capture des données temporelles à haute résolution (échantillonnage à 10 kHz, amplification 1200x) pour une quantification précise des potentiels d'action.
• Recherche translationnelle : Utilise des neurones d'origine humaine pour améliorer la fiabilité prédictive de la traduction interspécifique.
• Réutilisation en entreprise : Met en place une plateforme d'électrophysiologie réutilisable sur plusieurs lignées de CIPSc et modèles de maladies.

Impact opérationnel et organisationnel

• Valeur scientifique : Fournit un indicateur fonctionnel direct de la maturité neuronale et de l'intégrité du réseau.
• Valeur opérationnelle : Assure la reproductibilité grâce à la stabilisation de l'environnement et à l'acquisition normalisée des signaux.
• Valeur stratégique : Réduit le risque d'échec en phase avancée en confirmant l'interaction avec la cible dans des circuits neuronaux physiologiquement pertinents.
• Impact sur le portefeuille : Permet une priorisation objective des composés fondée sur des données, en fonction de leur efficacité électrophysiologique.

Considérations relatives à la mise en œuvre

• Nécessite une expertise en culture de cellules souches, en différenciation neuronale et en électrophysiologie.
• Dépend de systèmes d'enregistrement compatibles avec les MEA et de contrôles environnementaux à faible bruit.
• Exige des protocoles normalisés pour l'ensemencement cellulaire, la formulation des milieux et la régulation du débit de gaz.
• Doit tenir compte de la variabilité du temps de maturation entre les lignées de CIPSc et les lots de différenciation.
• Limité à l'activité réseau in vitro ; ne capture pas les sorties comportementales ou des circuits in vivo.

F.A.Q. sur la bio-industrie pharmaceutique