ניתוח ביטוי גנים בתא יחיד מפתוגנים שמופקים על ידי צמחים

רלוונטיות תעשייתית למנהלים

שיטה זו מאפשרת לחוקרי ביו-פארמה להעריך הטרוגניות פנוטיפית באוכלוסיות של חיידקים פתוגניים, ובכך היא תומכת בתיקוף מטרות (target validation) על ידי קישור ביטוי של גני virulent לתוך תתי-אוכלוסיות פונקציונליות. רזולוציה של תא בודד מספקת ביטחון חזוי בהסרת סיכונים מכניסטיים של אסטרטגיות אנטי-מיקרוביאליות או אנטי-וירולנטיות, באמצעות חשיפת דפוסי ביטוי אדפטיביים במהלך האינטראקציה עם המארח. הגישה מספקת מידע לקבלת החלטות בשלבי הפיתוח בנוגע לתיעוד עדיפויות של מטרות וזיהוי מובילים (lead identification) במחקר של מחלות זיהומיות.

יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה

גילוי מוקדם ותיקוף מטרה

• ערך מדעי: בוחן השערות טיפוליות על ידי קישור פעילות מקדם של גנים המווסתים ארגוניות (virulence) למדדים פלואורסצנטיים בתאים בודדים.
• ערך תפעולי: מאפשר תיקוף תפקודי של מטרות באמצעות מדידה ישירה של הטרוגניות בביטוי גנים באוכלוסיות של פתוגנים.
• ערך ניבוי: מסייע במיון תיקי פיתוח על ידי זיהוי תתי-אוכלוסיות עם הפעלה גבוהה, נמוכה או ללא הפעלה של ארגוניות לצורך הפחתת סיכונים מנגנוניים.

סריקה ופיתוח בדיקה

• מוכנות הבדיקה: מכין מערכות ביולוגיות מתוקפות עבור זרימות עבודה המשך, על ידי קיבוע חיידקים שהוצאו מצמחים על פדי אגרוז לדגימה הדימויית בעקביות.
• פלטים כמותיים: מייצר מדידות של עוצמת פלואורסצנציה המאפשרות הערכה סטנדרטית וניתנת לשחזור של ביטוי גנים של virulent across conditions.
• סקביליות של הסריקה: מסייע להערכה מהימנה של תרכובות על ידי הפרדה של שונות פנוטיפית בתוך אוכלוסיות חיידקים קלונליות שנחשפו למשמידי מיקרובים או למעכבי virulent.

מחקרe תרגומי ופרה-קליני

• רלוונטיות למחלה: שימוש בפתוגנים שהוצאו מצמחים למידול ביטוי גנים הרלוונטי להדבקה, התומך בהתאמה של סממנים ביולוגיים (biomarkers) תרגומיים במחקרי אינטראקציה בין מאחס לפתוגן.
• המשכיות פרה-קלינית: קישור בין פרופילים של ביטוי תאים בודדים להפעלת ארגניות (virulence), המסייע בקבלת החלטות מותאמות סיכון בנוגע להתקדמות פיתוחים של תרופות אנטי-אינפקטיביות.
• הפחתת סיכונים מכניסטית: הדגשת אסטרטגיות הישרדות אדפטיביות באמצעות הטרוגניות בביטוי, המפחיתה עמימות בנוגע למנגנון המטרה ולחיזוי התגובה.

שילוב תהליכי עבודה (Workflow) וצינור עיבוד (Pipeline)

השיטה משתלבת ברצף הגילוי, החל מבדיקת היפותזת המטרה ועד לזיהוי מובילים (lead identification), ובכך היא מאפשרת הבנה מכניסטית לפני סריקת תרכובות בתוכניות למחלות זיהומיות.

• ביולוגיה של גילוי: תומכת בבדיקת היפותזות ובבירור מסלולים על ידי ויזואליזציה של הפעלה בזמן אמת של פרומוטורים מווסתים של וירולנציה בתאים בודדים.
• סריקה: מספקת מוכנות לבדיקה ותוצרי פלואורסצנציה כמותיים המאפשרים השוואה של ביטוי גנים בין תנאי טיפול או תנאים גנטיים.
• אנליטיקה: מספקת נתונים ברזולוציית תא בודד על הבדלים בעוצמת הפלואורסצנציה, מה שמאפשר לצוותים לבצע רתיעה (stratify) של תתי-אוכלוסיות חיידקיות לפי רמות ביטוי.
• מחקר תרגומי: מקשרת בין הטרוגניות של ביטוי גנים להתנהגות חיידקית אדפטיבית במהלך קולוניזציה של המארח, ובכך מספקת מידע לרציפות פרה-קלינית.
• שימוש חוזר ארגוני: מבססת יכולת מבוססת דימות לשימוש חוזר לצורך ניטור דינמיקת ביטוי גנים במערכות מגוונות של פתוגן-מארח.

השפעה תפעולית וארגונית

• ערך מדעי: ביטחון חיזוי בתיקוף מטרה, הפחתת עמימות מנגונית בבקרה על virulenty.
• ערך תפעולי: סטנדרטיזציה, הדירות ויכולת הרחבה של קריאות ביטוי גנים ברמת התא הבודד במודלים של פתוגנים.
• ערך אסטרטגי: שיפור בקבלת החלטות לגבי המשך או הפסקת פיתוח (go/no-go), יעילות הון והפחתת סיכון ביולוגי בשלבים מאוחרים בתוכניות למלחמה בזיהומים.
• השפעה על הפורטפוליו: תעדוף וקבלת החלטות על קידום מבוססי התאמה לסיכון, על בסיס הטרוגניות הביטוי ופוטנציאל הסתגלות.

שיקולי יישום

• נדרשת מומחיות במיקרוביולוגיה, מיקרוסקופיה פלואורסצנטית וניתוח תמונות לצורך בידוד פתוגנים ופירוש הטרוגניות של תתי-אוכלוסיות.
• הציוד כולל מיקרוסקופ קונפוקאלי עם לייזרים מתאימים לזיהוי חלבונים פלואורסצנטיים וכלים להכנת פדי אגרוז.
• סטנדרטיזציה בין צוותים מחייבת פרוטוקולים משותפים לחילוץ חיידקים, קיבוע (immobilization) וקביעת סף פלואורסצנציה.
• שיקולי התאמה כוללים בחירת פרומוטר, תאימות של רפורטר פלואורסצנטי ואופטימיזציה עבור מיני פתוגנים שונים או רקמות מאכסן שונות.
• מגבלות מעשיות כוללות תלות באיחויים שעתקיים (transcriptional fusions) ושונות פוטנציאלית ביעילות חילוץ האפופלסט המשפיעה על תנובת התאים.

שאלות נפוצות על ביו-פארמה