מדידת הפעילות האלקטרופיזיולוגית של רשתות נוירונים באמצעות מערכי מיקרו-אלקטרודות

רלוונטיות תעשייתית להנהלה

מדידה של פעילות אלקטרופיזיולוגית ברשתות נוירונליות המופקות מתאי גזע פלוריפוטנטיים של בני אדם (iPSC) מספקת תיקוף תפקודי מוקדם של ההבדלה הנוירונלית ושל בגרות הרשת. גישה זו מאפשרת הפחתת סיכונים מנקודת מבט מכניסטית על ידי אישור קישוריות סינפטית והעברה של אותות במערכת הרלוונטית לבני אדם. היא תומכת בתיקוף מטרות ובמוכנות של מערך הבדיקה (assay) במודלים של מחלות נוירודגנרטיביות, על ידי אספקת תוצאות אלקטרופיזיולוגיות כמותיות וניתנות לשחזור.

יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה

גילוי מוקדם ותיקוף מטרה

• ערך מדעי: מאשרת דיפרנציאציה פונקציונלית של hiPSCs לנוירונים פעילים אלקטרופיזיולוגית.
• ערך תפעולי: מאפשרת בחינה של היפותזות טיפוליות באמצעות קריאת פעילות ברמת הרשת.
• ערך ניבוי: תומכת בהפחתת סיכונים ביולוגית על ידי תיקוף של אינטגרציה סינפטית וסנכרון רשתי.

סריקה ופיתוח בדיקה

• מוכנות הבדיקה: מכין רשתות עצביות שעברו תיקוף לסריקת תרכובות עם פעילות בסיס יציבה.
• פלט כמותי: מספק מדידה של תדירות פוטנציאל פעולה, אמפליטודה ותפרוסה על פני MEAs רב-בארים.
• שחזוריות: סטנדרטיזציה של תנאי ההקלטה באמצעות זרימת גז מלחח, בקרת טמפרטורה והגברה עקבית.

מחקר תרגומי ופרה-קליני

• מידול מחלות: שימוש בנוירונים המופקים מתאי iPSC אנושיים לשיפור הרלוונטיות התרגומית לעומת מערכות המבוססות על מכרסמים בלבד.
• המשכיות מכניסטית: מקשר בין מעורבות המטרה לתוצאות רשת תפקודיות בהערכה פרה-קלינית.
• החלטות מותאמות סיכון: מספק בסיס לקריטריוני go/no-go בהסתמך על הצלה או דיכוי אלקטרופיזיולוגיים.

שילוב תהליכי עבודה וצנרת נתונים

השיטה משתלבת ברצף הגילוי, החל מתיקוף המטרה דרך זיהוי מובילים ועד להערכה תפקודית פרה-קלינית, ומספקת אישור אלקטרופיזיולוגי בכל שלב.

• ביולוגיה של גילוי: בוחנת את יעילות הדיפרנציאציה הנוירונלית ואת המודולציה של מסלולים באמצעות פעילות רשתית ספונטנית.
• סריקה: מאפשרת זיהוי השפעת תרכובות באמצעות שינויים בקצב הפריקה או בדפוסי הburst.
• אנליטיקה: לוכדת נתונים זמניים ברזולוציה גבוהה (דגימה של 10 kHz, הגברה של 1200x) לצורך כימות מדויק של פוטנציאל פעולה.
• מחקר תרגומי: משתמשת בנוירונים ממקור אנושי כדי לשפר את רמת הביטחון הניבוית בתרגום בין מינים.
• שימוש חוזר ארגוני: מכוננת פלטפורמה אלקטרופיזיולוגית הניתנת לשימוש חוזר על פני מספר קווי iPSC ומודלים של מחלות.

השפעה תפעולית וארגונית

• ערך מדעי: מספק קריאה תפקודית ישירה של בגרות נוירונלית ושל שלמות הרשת.
• ערך תפעולי: מבטיח הדירות באמצעות ייצוב סביבתי ורכישת אותים סטנדרטית.
• ערך אסטרטגי: מפחית את הסיכון לכישלון בשלבים מאוחרים על ידי אישור מעורבות המטרה במעגלים נוירונליים רלוונטיים פיזיולוגית.
• השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תעדוף אובייקטיבי של תרכובות המבוסס על נתונים, על בסיס יעילות אלקטרופיזיולוגית.

שיקולי יישום

• דורש מומחיות בתרבית תאי גזע, בידול עצבי ובאלקטרופיזיולוגיה.
• תלוי במערכות הקלטה תואמות MEA ובבקרות סביבתיות לרעש נמוך.
• מחייב פרוטוקולים סטנדרטיים לזריעת תאים, הרכבת מדיה וויסות זרימת גזים.
• חייב לקחת בחשבון שונות בתזמון ההבשלה בין קווי iPSC ובין סבבי בידול.
• מוגבל לפעילות רשתית in vitro; אינו לוכד פלטי התנהגות או מעגלים in vivo.

שאלות נפוצות בנושא ביו-פארמה