In Vivo Tri-Dimensional Two-Photon Microscopy to Study Conducted Vascular Responses by Local ATP Ejection Using a Glass Micro-Pipette In Vivo Tri-Dimensional Two-Photon Microscopy to Study Conducted Vascular Responses by Local ATP Ejection Using a Glass Micro-Pipette In Vivo

Pertinence professionnelle pour l'industrie

Cette méthode permet une mesure tridimensionnelle précise des variations du diamètre capillaire en réponse à l'éjection localisée d'ATP, offrant ainsi un modèle physiologiquement pertinent pour l'étude des mécanismes de couplage neurovasculaire. En simulant une activité synaptique locale et en enregistrant les réponses vasculaires conduites dans les capillaires cérébraux, elle facilite la validation de cibles en découverte de médicaments du système nerveux central, où la régulation vasculaire influence la distribution et l'efficacité des médicaments. L'approche réduit les risques associés aux hypothèses mécanistiques concernant la régulation du débit sanguin dans les modèles précliniques, en fournissant des lectures quantitatives et reproductibles de la fonction vasculaire.

Applications stratégiques en recherche et développement biopharmaceutique

Début de la découverte et validation de la cible

• Valeur scientifique : Permet d'interroger des hypothèses thérapeutiques impliquant le couplage neurovasculaire et les voies de signalisation médiées par l'ATP dans les capillaires cérébraux.
• Valeur opérationnelle : Permet la validation fonctionnelle de cibles vasculaires, telles que les récepteurs et les canaux ioniques, grâce à l'éjection localisée d'agonistes et à la mesure en temps réel du diamètre.
• Valeur prédictive : Facilite la réduction des risques mécanistiques en reliant des perturbations moléculaires à des réponses vasculaires dans un système tridimensionnel pertinent pour la maladie.

Développement de criblages et de tests

• Préparation du test : Prépare des systèmes biologiques validés pour le criblage de composés en établissant la réactivité vasculaire de base à l'ATP.
• Résultats quantitatifs : Fournit des mesures précises et reproductibles du diamètre capillaire grâce à la projection d'intensité maximale d'images hyperstack en microscopie à deux photons.
• Extensibilité et réutilisation : Permet la réutilisation de la plateforme dans des études sur l'activité gliale, la fonction synaptique et la régulation vasculaire avec une adaptation minimale du protocole.

Recherche translationnelle et préclinique

• Pertinence pour les maladies : Modélise les réponses vasculaires conduites au niveau capillaire, essentielles pour comprendre l'hypoperfusion dans les affections neurodégénératives et ischémiques.
• Continuité translationnelle : Établit un lien entre les découvertes mécanistiques en phase exploratoire et la validation préclinique de cibles vasculaires influant sur la fonction de la barrière hémato-encéphalique.
• Progrès ajusté au risque : Éclaire les décisions de poursuite ou d'abandon en quantifiant les effets de l'engagement de la cible sur la dynamique vasculaire dans des réseaux physiologiquement intacts.

Intégration du pipeline et du flux de travail

La méthode s'inscrit dans le continuum de découverte allant du test d'hypothèses sur la cible à l'optimisation du composé candidat, en particulier pour les thérapeutiques ciblant le système nerveux central, où la réponse vasculaire prédit l'exposition tissulaire et l'efficacité.

• Découverte biologique : Soutient la vérification d'hypothèses sur les cibles de récepteurs couplés aux protéines G et de canaux ioniques impliqués dans la signalisation neurovasculaire, grâce à des mesures de l'éjection localisée d'ATP et de changements de diamètre.
• Évaluation : Permet la standardisation et la reproductibilité des tests pour évaluer les effets de composés sur la dynamique capillaire en trois dimensions.
• Analytique : Fournit des paramètres quantitatifs de réponse vasculaire permettant la comparaison entre différentes conditions et traitements par des composés.
• Recherche translationnelle : Relie les observations au niveau capillaire à des modèles précliniques de régulation du débit sanguin cérébral et des interactions glia-vasculaires.
• Réutilisation institutionnelle : Met en place une plateforme d'imagerie et de microinjection réutilisable pour l'investigation continue des mécanismes neurovasculaires dans plusieurs projets.

Impact opérationnel et organisationnel

• Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive dans la validation des cibles en réduisant l'ambiguïté des liens mécanistiques entre l'activité neuronale et la réponse vasculaire.
• Valeur opérationnelle : Renforce la standardisation et la reproductibilité grâce à l'imagerie en hypercubes et à l'administration précise par micro-pipette, minimisant ainsi la variabilité liée à l'opérateur.
• Valeur stratégique : Améliore l'efficacité du capital en permettant un dérisquage précoce des cibles vasculaires, réduisant ainsi les échecs en phase avancée dus à une exposition cérébrale insuffisante.
• Impact sur le portefeuille : Favorise la priorisation ajustée au risque des cibles du système nerveux central en se fondant sur des effets validés sur la conductance capillaire et la régulation du débit sanguin.

Considérations relatives à la mise en œuvre

• Nécessite une expertise en microscopie à deux photons, en micromanipulation et en imagerie vasculaire in vivo.
• Dépend de l'accès à des microscopes à balayage laser accordables capables d'acquérir des hypercubes et d'assurer un suivi rapide selon l'axe z.
• Exige une standardisation des paramètres d'éjection d'ATP et des critères de sélection des vaisseaux entre opérateurs et sites.
• Implique des adaptations selon les différents modèles animaux, les lits vasculaires et les stratégies de marquage fluorescent.
• Est limitée par la difficulté technique de maintenir le foyer sur le vaisseau pendant l'insertion de la micropipette, ainsi que par la nécessité de périodes de récupération post-chirurgicales.

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