Hybridation in situ par fluorescence infrarouge photothermique optique (OPTIR-FISH)
23 février 2024
Ici, nous présentons un protocole utilisant l’hybridation in situ par fluorescence infrarouge photothermique optique (OPTIR-FISH), également connue sous le nom de FISH PHOTOTHERMIQUE DANS L’INFRAROUGE MOYEN (MIP-FISH), pour identifier les cellules individuelles et comprendre leur métabolisme. Cette méthodologie peut être largement appliquée à diverses applications, notamment la cartographie du métabolisme cellulaire avec une résolution unicellulaire.
La portée de notre recherche est de développer et d’appliquer OPTIR-FISH pour identifier des cellules individuelles et analyser leur métabolisme au niveau de la cellule unique. Notre objectif est de comprendre comment les cellules individuelles interagissent dans un environnement complexe, et de comprendre leur physiologie et leurs routes. L’analyse du métabolisme au niveau des cellules individuelles, en particulier dans l’environnement natif, pourrait fournir des informations inestimables pour révéler les activités complexes hétérogènes dans les systèmes biologiques.
Cependant, la tâche concomitante de différencier l’identité cellulaire et d’élucider le métabolisme au niveau de la cellule unique reste un défi. Notre plateforme d’imagerie vibratoire avancée, Optical Photothermal Infrared offre l’étude du métabolisme d’une seule cellule. En même temps, il est naturellement très compatible avec l’hybridation in situ des forêts bien établies pour l’identification des espèces microbiennes.
Par conséquent, une intégration simple offre simultanément le métabolisme et l’identification à la même résolution d’imagerie.
Aperçu
Cet article présente un protocole utilisant l'hybridation in situ infrarouge photothermique optique-fluorescence (OPTIR-FISH) pour identifier des cellules individuelles et analyser leur métabolisme au niveau monocellulaire. La méthodologie vise à fournir des informations sur les interactions cellulaires au sein d'environnements complexes.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neurosciences
- Biologie cellulaire
- Analyse métabolique
Contexte
- Comprendre le métabolisme individuel des cellules est essentiel pour révéler des activités biologiques complexes.
- Les méthodes actuelles rencontrent des difficultés à différencier l'identité cellulaire tout en analysant le métabolisme.
- OPTIR-FISH associe l'imagerie vibrationnelle à l'hybridation fluorescente in situ.
- Cette approche est compatible avec l'identification d'espèces microbiennes.
Objectif de l'étude
- Développer une méthode permettant d'identifier des cellules individuelles.
- Analyser le métabolisme au niveau de la cellule unique.
- Comprendre les interactions cellulaires dans des environnements naturels.
Méthodes utilisées
- Imagerie infrarouge photothermique optique.
- Hybridation in situ en fluorescence.
- Techniques à résolution unicellulaire.
- Analyse du métabolisme cellulaire.
Résultats principaux
- Identification réussie de cellules individuelles à l'aide de la technique OPTIR-FISH.
- Apports de connaissances sur le métabolisme cellulaire dans des environnements complexes.
- Compatibilité démontrée avec les méthodes d'identification existantes.
- Potentiel d'applications étendues en recherche biologique.
Conclusions
- OPTIR-FISH est un outil prometteur pour l'étude du métabolisme au niveau cellulaire unique.
- Il améliore la compréhension des interactions cellulaires et de la physiologie.
- Cette méthodologie pourrait conduire à des avancées significatives dans la recherche biologique.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
OPTIR-FISH permet l'identification simultanée et le profilage métabolique de cellules individuelles au sein de communautés microbiennes complexes, comblant ainsi un manque critique dans l'analyse à l'échelle de la cellule unique pour la découverte en biopharmaceutique. Cette approche à double modalité renforce la confiance prédictive dans la compréhension de l'hétérogénéité cellulaire et de la fonction métabolique, soutenant la validation précoce des cibles et la réduction des risques mécanistiques. L'intégration de l'identité cellulaire avec l'activité métabolique à la résolution de la cellule unique éclaire les décisions stratégiques et accélère les voies de recherche translationnelle.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Permet l'interrogation directe des voies métaboliques dans des types cellulaires identifiés pour la validation fonctionnelle de cibles.
- Contribue à l'atténuation mécanistique des risques en reliant le phénotype à l'activité métabolique au niveau monocellulaire.
- Facilite une confiance prédictive dans le choix des cibles en résolvant l'hétérogénéité cellulaire au sein de systèmes pertinents pour la maladie.
Développement de tests et criblage
- Prépare des systèmes unicellulaires validés pour le criblage de composés et les tests métaboliques en aval.
- Standardise les mesures métaboliques quantitatives pour un développement reproductible des tests.
- Permet une analyse à haut débit des modifications métaboliques en réponse à des perturbations expérimentales.
Recherche translationnelle et préclinique
- Corréle les phénotypes métaboliques à des biomarqueurs translationnels dans des environnements microbiens ou cellulaires complexes.
- Assure une continuité allant de la découverte à la validation préclinique en suivant in situ les réponses métaboliques.
- Permet une progression ajustée au risque en précisant la pertinence fonctionnelle des sous-populations cellulaires.
Intégration du pipeline et du flux de travail
OPTIR-FISH s'intègre dans la continuité de la découverte, depuis les premiers tests d'hypothèses jusqu'à l'identification de candidats et la validation préclinique, permettant des analyses robustes au niveau de la cellule unique à travers les flux de travail de recherche et développement.
- Biologie de la découverte : Associe l'identité cellulaire à la fonction métabolique, soutenant une analyse des voies fondée sur des hypothèses.
- Écrans : Fournit des données métaboliques quantitatives et reproductibles prêtes à l'emploi pour l'évaluation des tests et des composés.
- Analytique : Fournit des données spectrales et de fluorescence riches en informations pour l'analyse comparative des conditions.
- Recherche translationnelle : Relie les profils métaboliques unicellulaires à des biomarqueurs pertinents pour la maladie, lorsque le système étudié le permet.
- Réutilisation en entreprise : Offre une plateforme standardisée et évolutible destinée à une utilisation répétée dans divers modèles biologiques.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique dans la validation des cibles.
- Valeur opérationnelle : Standardise l'analyse métabolique au niveau cellulaire unique afin d'assurer la reproductibilité et l'extensibilité.
- Valeur stratégique : Améliore les décisions d'avancement ou d'abandon et l'efficacité du capital en clarifiant précocement la fonction cellulaire.
- Impact sur le portefeuille : Permet une priorisation ajustée au risque et la progression des programmes de découverte.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en hybridation in situ en fluorescence et en techniques d'imagerie vibratoire.
- Exige un accès à une infrastructure de microscopie infrarouge photothermique optique et de microscopie en fluorescence.
- Implique une standardisation interéquipes des protocoles de préparation des échantillons et des flux de travail d'analyse des données.
- Une adaptation peut être nécessaire pour différents systèmes microbiens ou cellulaires, selon la conception des sondes d'ARNr et le marquage isotopique.
- Le débit et la résolution spectrale sont limités par l'instrumentation d'imagerie et la complexité des échantillons.
