הקלטה אופטית של פעילות עצבית בפרוסות מוח מוכתמות בצבע רגיש למתח

רלוונטיות לתעשייה

הקלטה אופטית של פעילות עצבית באמצעות צבעים רגישים למתח מאפשרת ויזואליזציה בזמן אמת של דינמיקת פוטנציאל הממברנה ברקמת מוח, ותומכת בהפחתת סיכונים מכניסטיים בשלבים מוקדמים של תיקוף מטרות במדעי העצבים. גישה זו מספקת מדדים כמותיים מבוססי פלואורסצנציה, המגבירים את הביטחון החזוי במודולציה של נתיבים עצביים ובפרמקולוגיה ברמת המעגל. היא משמשת כגשר תרגומי בין אלקטרופיזיולוגיה לדימיג להפחתת סיכונים במעורבות המטרה (target engagement) בגילוי תרופות למערכת העצבים המרכזית (CNS).

יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה

גילוי מוקדם ותיקוף מטרה

• ערך מדעי: מאפשר בחינה של היפותזות טיפוליות על ידי קישור של גרייה חשמלית לשינויים מדידים בפלואורסצנציה בממברנות עצביות.
• ערך תפעולי: תומך בהבהרת מסלולים באמצעות מעקב בזמן אמת אחרי התפשטות פוטנציאל הפעולה במעגלים עצביים מוגדרים.
• ערך ניבוי: מגביר את הביטחון במטרת הטיפול על ידי קורלציה בין פעילות של תעלות יונים (למשל, זרימה פנימה של נתרן) לבין אותות אופטיים לצורך הפחתת סיכונים מכניסטיים.

סריקה ופיתוח בדיקה

• ערך מדעי: הכנת מערכות ביולוגיות עוברות תיקוף (פרוסות מוח) לצורך סטנדרטיזציה של בדיקות המשך, תוך שימוש בפלואורסצנציה כמשתנה תלוי כמותי.
• ערך תפעולי: מאפשר הדירות של הבדיקה באמצעותה של גרייה מבוקרת ותגובת פלואורסצנציה עקבית של VSD לאורך חזרות שונות.
• יכולת הרחבה: מאפשר שימוש חוזר בפלטפורמה להערכת השפעות של תרכובות על עירור נוירונלי בדגימה סטנדרטית.

מחקר טרנסלציונלי ופרה-קליני

• ערך מדעי: שומר על שלמות המערכת הרלוונטית למחלה על ידי שימור הארכיטקטורה העצבית הטבעית בתוך פרוסות, לצורך התאמה של סמנים ביולוגיים תרגומיים.
• ערך תפעולי: מבטיח רציפות משלב הגילוי ועד לתיקוף פרה-קליני, באמצעות אספקת קריאה עקבית של הפעילות העצבית.
• הפחתת סיכונים: תומך בהחלטות קידום מותאמות סיכונים, על ידי אספקת פלטים מדידים וחזרתיים הקשורים לשינויים בפוטנציאל הממברנה.

שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד (Pipeline)

שיטה זו משתלבת ברצף הגילוי, החל מבדיקת השערות בשלבי הגילוי המוקדמים ועד לזיהוי מובילים (leads) באמצעות קריאות עצביות תפקודיות, ותומכת בעבודה פרה-קלינית באמצעות מדידת פעילות עקבית.

• ביולוגיה גילויית: תומכת בבדיקת היפותזות על ידי מתן אפשרות להדמיה של תגובות עצביות לגירוי חשמלי או פרמקולוגי.
• סריקה: מספקת מוכנות לבדיקה (assay) באמצעות רישום פלואורסצנציה סטנדרטי ופרוטוקולי גירוי הניתנים לשחזור.
• אנליטיקה: מספקת מדידות פלואורסצנציה כמותיות המאפשרות השוואה של מצבי פעילות עצבית תחת תנאים משתנים.
• מחקר תרגומי: מקשרת לרצף פרה-קליני על ידי שימור תפקוד ברמת המעגל החשמלי ברקמות ex vivo לצורך תיקוף מטרות.
• שימוש חוזר ארגוני: משמשת כבסיס ליכולת הניתנת לשימוש חוזר בפרויקטים הדורשים קריאות של פעילות עצבית בזמן אמת במודלים של חיתוכי מוח.

השפעה תפעולית וארגונית

• ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי על ידי הפחתת עמימות מכניסטית במסלולי איתות עצביים.
• ערך תפעולי: משפר את הסטנדרטיזציה והשחזוריות באמצעות פרמטרים מוגדרים של גרייה, דימיון ולכידת פלואורסצנציה.
• ערך אסטרטגי: משפר החלטות go/no-go על ידי אספקת נתונים אובייקטיביים וכמותיים על מעורבות המטרה במעגלים עצביים.
• השפעה על פורטפוליו: מאפשר תיעודף מותאם סיכונים על ידי קישור שינויי פלואורסצנציה לפלט עצבי תפקודי לצורך הפחתת סיכונים.

שיקולי יישום

• דורש מומחיות באלקטרופיזיולוגיה, מיקרוסקופיה פלואורסצנטית וניתוח תמונות לצורך פרשנות מדויקת של הנתונים.
• תלוי בציוד הכולל מגברים, מעוררים, מקורות אור פלואורסצנטיים ומערכות מצלמה המסוגלות לרכישת תמונות במהירות גבוהה.
• מחייב סטנדרטיזציה בין-צוותית של פרוטוקולי צביעה, פרמטרי גירוי ותיקון פלואורסצנציית בסיס.
• כולל שיקולי התאמה בין מערכות מודל (למשל, מינים, אזור מוחי, עובי פרוסה) כדי לשמור על נאמנות האות.
• כולל מגבלות מעשיות כגון רעילות של צבע, פוטובליצ'ינג (photobleaching) ומגבלות של יחס אות לרעש ברקמות עבות או בעלות פיזור גבוה.

שאלות נפוצות בתחום הביופרמה