Microscopie holographique à deux photons pour étudier l’activité neuronale et la connectivité dans un modèle murin

Pertinence industrielle pour les cadres

Cette méthode permet une interrogation précise de la fonction des circuits neuronaux chez des modèles éveillés, soutenant la validation de cibles en découverte de médicaments en neurosciences. En combinant une stimulation optogénétique holographique à un imagerie calcique à deux photons, elle fournit des mesures quantitatives de l'activation neuronale et des connexions. Cette approche améliore la confiance prédictive lors de la réduction des risques liés aux cibles en phase précoce du développement de thérapeutiques du SNC.

Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique

Début de la découverte et validation de la cible

• Valeur scientifique : Interroge les relations causales entre des populations neuronales spécifiques et l'activité du réseau afin de valider des hypothèses thérapeutiques.
• Valeur opérationnelle : Permet la dissection fonctionnelle des circuits neuronaux avec une résolution cellulaire dans des états éveillés physiologiquement pertinents.
• Valeur stratégique : Contribue à l'atténuation des risques liés aux cibles en confirmant leur engagement et leurs effets en aval dans des réseaux neuronaux pertinents pour la maladie.

Tests et développement de tests

• Valeur scientifique : Génère des lectures quantitatives, basées sur la fluorescence, des schémas d'activation neuronale pour le développement de tests.
• Valeur opérationnelle : Fournit des paramètres reproductibles de stimulation et d'imagerie pour des formats d'essai standardisés.
• Valeur stratégique : Permet le criblage de modulateurs qui modifient la connectivité neuronale ou l'excitabilité dans des microcircuits contrôlés.

Recherche translationnelle et préclinique

• Valeur scientifique : Établit un lien entre les résultats in vitro et le fonctionnement des circuits intacts dans les couches corticales pertinentes pour la maladie.
• Valeur opérationnelle : Utilise des préparations avec fenêtre crânienne chronique, compatibles avec des études longitudinales dans des modèles de maladie.
• Valeur stratégique : Éclaire les études sur le mécanisme d'action en cartographiant la manière dont les composés affectent des voies neuronales spécifiques.

Intégration du pipeline et du flux de travail

La méthode s'intègre aux flux de travail de la phase de découverte précoce, où la compréhension mécanistique de l'interaction avec la cible dans les circuits neuronaux oriente la sélection et l'optimisation des candidats.

• Biologie de la découverte : Évalue si la modulation d’un neurone cible modifie l’activité de populations connectées de manière synaptique, précisant ainsi les effets au niveau du circuit.
• Criblage : Utilise les transitoires calciques induits par la stimulation comme signal mesurable et dépendant de la dose pour le criblage de composés.
• Analytique : Mesure les variations de fluorescence dans les neurones cibles et connectés afin de calculer des indices de connectivité et des seuils de réponse.
• Recherche translationnelle : Associe le ciblage cellulaire à des résultats au niveau du réseau chez des souris éveillées, améliorant ainsi la pertinence par rapport à la physiopathologie humaine.
• Réutilisation en entreprise : Met en place une plateforme réutilisable pour explorer plusieurs cibles dans différentes régions cérébrales et modèles de maladie.

Impact opérationnel et organisationnel

• Valeur scientifique : Réduit l'ambiguïté mécanistique en reliant la manipulation de neurones individuels aux réponses du réseau.
• Valeur opérationnelle : Associe stimulation et imagerie dans un système intégré unique, réduisant ainsi la complexité des flux de travail.
• Valeur stratégique : Améliore les décisions d'aller/arrêt en fournissant une preuve directe d'une modulation du circuit médiée par la cible.
• Impact sur le portefeuille : Permet de prioriser les cibles dont les effets sur la connectivité neuronale pertinente pour la maladie sont validés.

Considérations relatives à la mise en œuvre

• Nécessite une expertise en microscopie à deux photons, en optogénétique et en modelage de faisceau holographique.
• Exige un système laser à deux photons, un modulateur spatial de lumière et un chemin de détection de fluorescence compatible.
• Implique une standardisation de la transfection virale, des niveaux d'expression et de l'activité de base entre les animaux.
• Doit tenir compte de la diffusion et de l'atténuation lors du ciblage de neurones à différentes profondeurs corticales.
• Est limité par la nécessité d'une expression transgénique à la fois des effecteurs et des capteurs, ce qui peut ne pas être réalisable dans tous les modèles.

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