בניית מעגלים עצביים בתבנית על מערך מרובה אלקטרודות

רלוונטיות תעשייתית לדרג ניהולי

יצירת מעגלים עצביים בעלי דפוס על גבי מערכי רב-אלקטרודות מאפשרת מחקר מבוקר של העברה של אותות עצביים ואינטראקציות תאיות במערכת in vitro ניתנת לשחזור. גישה זו תומכת בתיקוף מטרות על ידי אספקת פלטפורמה רלוונטית למחלה לבחינת פנוטיפים ברמת המעגל והערכת השפעות של תרכובות על פעילות הרשת. השיטה מגבירה את הביטחון החזוי בשלבי הגילוי המוקדמים על ידי מתן קריאות אלקטרופיזיולוגיות כמותיות מנוירונים המחוברים תפקודית.

יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה

גילוי מוקדם ותיקוף מטרה

• ערך מדעי: מאפשר בחינה של היפותזות טיפוליות באמצעות יצירה מבוקרת של רשתות נוירונליות מודולריות בעלות קישוריות מוגדרת.
• ערך תפעולי: מספק פלטפורמה סטנדרטית להערכת מעורבות המטרה (target engagement) ו modulate של מסלולים בהקשר רלוונטי פיזיולוגית.
• ערך ניבוי: תומך בסריקה פנוטיפית על ידי קישור הצמיחה התאית ויצירת השלוחות לפלטים אלקטרופיזיולוגיים מדידים.

סריקה ופיתוח בדיקה

• מוכנות הבדיקה: יצירת מעגלים נוירונליים ניתנים לשחזור על גבי MEAs המתאימים לניטור אורך של פעילות רשת ותגובה לתרכובות.
• פלטים כמותיים: מאפשר הקלטה של אותות עצביים כקריאה תפקודית להערכת השפעות של תרכובות על עירור וסנכרון.
• יכולת הרחבה (Scalability): פורמט ה-MEA המדחוס מאפשר בדיקה מקבילית של תנאים מרובים על פני מודולים מוגדרים מרחבית.

מחקר תרגומי ו-Preclinical

• מידול מחלות: תומך בפיתוח מערכות נוירונליות רלוונטיות לבני אדם לצורך חקר מנגנונים של התפתחות עצבית וניוון עצבי.
• המשכיות תרגומית: מגשר בין היווצרות מעגלים in vitro לבין דינמיקה של רשתות דמויתה in vivo, לשיפור ההלימה בין המטרה לניבוי.
• הפחתת סיכונים מנגנונית: מאפשר הערכה מוקדמת של השפעת תרכובות על שלמות המעגל וההפצה הסיגנלית לפני מעבר למודלים מורכבים.

שילוב תהליכי עבודה וסדרות עבודה

השיטה משתלבת ברצף הגילוי, החל מתיקוף המטרה ועד לזיהוי המולקולה המובילה, על ידי אספקת פלטפורמה נוירונלית תפקודית לפיתוח בדיקות בשלבים מוקדמים ולהפקת תובנות מכניסטיות.

• ביולוגיה של גילוי: תומכת בבדיקת השערות לגבי היווצרות מעגלים עצביים, קישוריות סינפטית ופלסטיות תלוית-פעילות במיקרו-סביבה מבוקרת.
• סריקה: מאפשרת סטנדרטיזציה של בדיקות באמצעות תבניות הניתנות לשחזור וציפוי עקבי של המטריצה החוץ-תאית להצמדה וצמיחה עצבית אמינה.
• אנליטיקה: מספקת תוצרי קריאה אלקטרופיזיולוגיים באמצעות הקלטת MEA לכימות תדירות פרצי רשת, סנכרון והגברת אותים כסמנים תפקודיים.
• מחקר תרגומי: מקלה על הרציפות משלב הגילוי לשלב הפרה-קליני על ידי שמירה על רשתות עצביות יציבות לאורך שבועות לצורך בדיקה ארוכה של תרכובות.
• שימוש חוזר ארגוני: ניתן להשתמש בפלטפורמת ה-MEA שוב במספר פרויקטים לסריקה, תיקוף מטרות ומחקרי מנגנון פעולה, לאחר ביצוע פרוטוקולי ניקוי וסטריליזציה סטנדרטיים.

השפעה תפעולית וארגונית

• ערך מדעי: מגביר את הביטחון החיזוי על ידי מתן אפשרות לצפייה בתכונות רשת המגיחות מהרכבים תאיים מוגדרים.
• ערך תפעולי: משפר את השחזוריות באמצעות הליגון של תבניות מבוססות שבלונה ונהלי ציפוי מטריצה סטנדרטיים.
• ערך אסטרטגי: משפר את קבלת ההחלטות לגבי המשכיות הפרויקט (go/no-go) על ידי אספקת נתונים תפקודיים מוקדמים על השפעות של תרכובות בהקשר נוירונלי רלוונטי לבני אדם.
• השפעה על הפורטפוליו: תומך בקידום מותאם סיכון על ידי זיהוי של מודולטורים של פעילות רשת עם פרופילים פוטנציאליים לשינוי מהלך המחלה.

שיקולי יישום

• נדרשת מומחיות בתרביית תאי עצב, בטכניקה סטרילית ובמערכות להקלטה אלקטרופיזיולוגית.
• תלוי בגישה למערכים של אלקטרודות מרובות (multi-electrode arrays), לציוד לציפוי בוואקום ולמיקרוסקופיה פלואורסצנטית או בניגודי פאזה לצורך כיול.
• דורש סטנדרטיזציה בין-צוותית בין קבוצות תרביית התאים, פיתוח הבדיקות והאלקטרופיזיולוגיה להשגת תוצאות עקביות.
• התאמה לסוגי תאי עצב שונים (למשל, נגזרים מ-iPSC, תאים ראשוניים) עשויה לדרוש אופטימיזציה של הרכב המטריצה ולוחות הזמנים של הבשלת התאים.
• תחזוקה של תרבית לטווח ארוך תלויה בהחלפה סדירה של המצע ובבקרה סביבתית כדי למנוע צמיחת יתר של גלייה או חוסר יציבות של הרשת.

שאלות נפוצות בתחומי הביו-פארמה