ביטוי גנים באמצעות אלקטרופורציה של תא בודד בתרביות פרוסות היפוקמפוס של עכברים

רלוונטיות תעשייתית למנהלים

אלקטרפורציה של תא בודד בתרביות של פרוסות היפוקמפוס מאפשרת העברה מדויקת של גנים לאוכלוסיות נוירונליות מוגדרות, ובכך היא תומכת בתיקוף מטרות (target validation) במחקרים בתחום מדעי העצבים. גישה זו מפחיתה השפעות שאינן במטרה (off-target effects) ומשפרת את הפחתת הסיכונים המכניסטיים על ידי קישור מניפולציה גנטית למדדים תפקודיים במערכת רלוונטית למחלה. שיטה זו מספקת פלטפורמה ניתנת להרחבה ולשחזור לבדיקת מטרות טרום-קלינית ולפיתוח בדיקות התואמות לסמני ביולוגיים (biomarkers).

יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח של ביו-פארמה

גילוי מוקדם ותיקוף מטרה

• ערך מדעי: מאפשר בחינה של היפותזות טיפוליות בנוירונים עירורים ומעכבים בהיפוקמפוס ברזולוציה ספציפית לסוג התא.
• ערך תפעולי: תומך באישור פונקציונלי של מטרות באמצעות בידוד של תתי-סוגי נוירונים למחקרי ביטוי גנים מונגעי פלסמיד.
• ערך חיזוי: מסייע בהבהרת מסלולים ובהפחתת סיכונים ביולוגיים באמצעות העברה מבוקרת של גנים לתא בודד ברקמה שלמה.

סריקה ופיתוח בדיקה

• ערך מדעי: מייצר קריאות כמותיות, המבוססות על פלואורסצנציה או חלבון רporters, של ביטוי גנים בנוירונים שעברו פורציה חשמלית.
• ערך תפעולי: מבצע סטנדרטיזציה של העברת פלסמידים באמצעות פולסי אלקטרופורציה מבוקרים, איטום בלחץ ופרפוזיה מועשרת ברעלנים כדי למזער שונות.
• מוכנות הבדיקה: מכין פרוסות שעברו אלקטרופורציה לדגירה ולניתוחים המשך, ובכך מאפשר סריקה ניתנת להרחבה של מבנים גנטיים.

מחקר תרגומי ופרה-קליני

• המשכיות תרגומית: שימוש בתרביות של פרוסות היפוקמפוס של עכברים כמערכת רלוונטית למחלה לצורך מידול תפקוד גנים נוירונליים הרלוונטיים להפרעות קוגניטיביות.
• התאמה פרה-קלינית: תמיכה בתוצאות המותאמות לסמנים ביולוגיים על ידי קישור ביטוי גנים שעברו אלקטרופורציה לעירור נוירונלי ולפעילות רשתית.
• קידום מותאם סיכונים: מאפשר בדיקה איטרטיבית של מטרות תוך הפחתת הנזק התאי, ובכך משפר את רמת הוודאות בזיהוי מועמדים מובילים.

שילוב תהליכי עבודה ומסלולי עיבוד

השיטה משתלבת ברצף שבין הגילוי לשלב הפרה-קליני, ומאפשרת בדיקת היפותזות בשלבי גילוי מוקדמים, סטנדרטיזציה של בדיקות (assays) בתהליכי סריקה, ותיקוף פונקציונלי במחקר טרנסלציונלי.

• ביולוגיה של הגילוי: תומכת בתיקוף מטרות (target validation) על ידי אפשור העברה מדויקת של גנים לנוירונים בהיפוקמפוס לצורך בחינה של מסלולים ומנגנונים.
• סריקה: משפרת את השחזוריות של הבדיקה באמצעות פרמטרי אלקטרופורציה סטנדרטיים, כולל אמפליטודת פולס, תדירות ורוחב, וביצוע פרפוזיה עם tetrodotoxin למניעת גירוי יתר.
• אנליטיקה: מספקת תוצאות כמותיות של ביטוי גנים לאחר אינקובציה, מה שמאפשר השוואה של יעילות הקונסטרקט והתגובה הנוירונלית.
• מחקר תרגומי: מתחברת לתהליכי עבודה פרה-קליניים על ידי שימוש בחתכים אורגנוטיפיים השומרים על המורפולוגיה והקישוריות הנוירונלית.
• שימוש חוזר בארגון: מבססת פלטפורמה לשימוש חוזר למניפולציה גנטית על פני סוגים שונים של נוירונים ותנאים ניסיוניים.

השפעה תפעולית וארגונית

• ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי בתיקוף המטרה על ידי הפחתת השפעות מחוץ למטרה (off-target effects) והגברת הסגוליות התאית.
• ערך תפעולי: משפר את השחזוריות באמצעות מחזורי לחץ של פיפטה סטנדרטיים, הגדרות אלקטרופורציה ופרוטוקולי פרפוזיה.
• ערך אסטרטגי: תומך בקבלת החלטותיות מדויקת יותר לגבי המשך התהליך (go/no-go) על ידי מתן אפשרות להפחתת סיכונים מכניסטיים בהקשר פיזיולוגי רלוונטי.
• השפעה על תיק הפיתוח: מסייע בתיעדוף מתוקנן סיכונים של מטרות גנטיות בהתבסס על ביטוי ותוצאות תפקודיות בתרביות פרוסות.

שיקולי יישום

• נדרשת מומחיות באלקטרופיזיולוגיה, מיקרו-כירורגיה ומיקרוסקופיה פלואורסצנטית לצורך מיקוד פיפטות ויצירת אטימה (seal).
• התהליך תלוי באלקטרופורטור, במערכת פרפוזיה ובאינקובטור תרבית להגשה מדויקת של פולסים חשמליים ובקרת סביבה.
• נדרשת סטנדרטיזציה בין צוותים בכל הנוגע להפעלת לחץ, פרמטרים של פולסים ופרפוזיה של aCSF המכיל רעלנים כדי להבטיח עקביות.
• התאמה לאזורי מוח אחרים או לסוגי נוירונים אחרים עשויה לדרוש אופטימיזציה של גישת הפיפטה, מחזורי הלחץ והגדרות הפולס.
• מגבלות מעשיות כוללות תפוקה נמוכה לכל סשן ותלות במפעילים מיומנים לצורך אטימה מוצלחת של הממברנה והחדרת פלסמיד.

שאלות נפוצות בתחום הביופארמה