רישום הפעילות האלקטרופיזיולוגית של הרשת העצבית בתרבית משותפת של נוירון-אסטרוציטים

רלוונטיות תעשייתית למסמך סיכום

פרוטוקול זה מאפשר לצוותי מו"פ בביופארמה למדל תפקוד של רשתות נוירונליות במערכת רלוונטית למחלה, תוך שימוש בנוירונים ואסטרוציטים המופקים מתאי גזע פלוריפוטנטיים אנושיים. על ידי לכידה של פעילות אלקטרופיזיולוגית חוץ-תאית מסונכרנת על מערכי רב-אלקטרודות (multi-electrode arrays), השיטה תומכת בהפחתת סיכונים מכניסטית של מטרות טיפוליות המעורבות בתקשורת נוירונלית ובסנכרון רשתי. גישת התרבית המשולבת (co-culture) מגבירה את הביטחון החזוי בשלבים מוקדמים של הגילוי, על ידי אספקת קריאה פיזיולוגית רלוונטית לצורך תיקוף מטרות ופיתוח בדיקות במודלים של מחלות נוירודגנרטיביות.

יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה

גילוי מוקדם ותיקוף מטרה

• ערך מדעי: מאפשר בחינה של היפותזות טיפוליות באמצעות מדידת סנכרון של רשתות נוירונליות כקריאה תפקודית של מודולציה למטרה.
• ערך תפעולי: תומך בהפחתת סיכונים ביולוגיים באמצעות כימות של פעילות חשמלית מונעת סינפטית במערכת של תרבית משותפת רלוונטית לבני אדם.

סריקה ופיתוח בדיקה (Assay)

• ערך מדעי: הכנת רשתות עצביות שעברו תיקוף לסריקת תרכובות, באמצעות ביסוס קווי בסיס אלקטרופיזיולוגיים יציבים וניתנים לשחזור.
• ערך תפעולי: אספקת מדידות כמותיות ללא סימון (label-free) של פעילות עצבית, המאפשרות הערכה בעלת תוכן גבוה (high-content assessment) של השפעות תרכובות על תפקוד הרשת.

מחקר תרגומי ופרה-קליני

• ערך מדעי: שימוש באסטרוציטים ובנוירונים המופקים מתאי אדם רלוונטיים למחלה, כדי להסתנכרן עם אסטרטגיות של ביומרקרים תרגומיים במידול של מחלות ניווניות של מערכת העצבים.
• ערך תפעולי: מספק רציפות משלב הגילוי ועד להערכה פרה-קלינית, באמצעות שמירה על קריאה אלקטרופיזיולוגית עקבית לאורך שלבי זרימת העבודה.

שילוב תהליכי עבודה ומסלולי עיבוד

השיטה משתלבת בתהליכי גילוי מוקדמים כבדיקה פונקציונלית לתיקוף מטרה (target validation), ותורמת לזיהוי מובילים (lead identification) על ידי אספקת תובנות מכניסטיות לגבי אפלולציה של רשתות עצביות.

• ביולוגיה של גילוי: תומכת בבדיקת השערות ובבירור מסלולים באמצעות זיהוי שינויים בפעילות רשת מסונכרנת בעקבות הפרעה פרמקולוגית או גנטית.
• סריקה: מאפשרת מוכנות של הבדיקה באמצעות הקלטות יציבות וארוכות טווח של פעילות רשת עצבית בתנאים פיזיולוגיים.
• אנליטיקה: מייצרת מדידות כמותיות של משתנים תלויים, כגון תדירות פריקה (spike frequency), קצב פרציים (burst rate) ומדדי סנכרון, לצורך השוואה בין תנאים ניסויים.
• מחקר טרנסלציונלי: מקשר לרציפות פרה-קלינית באמצעות שימוש בתאים ממקור אנושי למידול תפקוד רשת עצבית הרלוונטי למנגנוני מחלה.
• שימוש חוזר ארגוני: מבססת פלטפורמה אלקטרופיזיולוגית ניתנת לשימוש חוזר, הישמה על פני מספר תוכניות למחלות ניווניות של מערכת העצבים ומספר מחלקות של מטרות טיפוליות.

השפעה תפעולית וארגונית

• ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי על ידי הפחתת העמימות המכניסטית בתיקוף מטרות עצביות באמצעות מדידה ישירה של פעילות רשתית.
• ערך תפעולי: מקדם סטנדרטיזציה ושחזוריות באמצעות פרוטוקולי co-culture והקלטות MEA מוגדרים.
• ערך אסטרטגי: משפר החלטות go/no-go על ידי אספקת סממנים ביולוגיים תפקודיים מוקדמים של מעורבות מטרה ברשתות עצביות.
• השפעה על הפורטפוליו: תומך בתיעדוף מותאם סיכון על ידי זיהוי תרכובות המווסתות סנכרון עצבי פתולוגי.

שיקולי יישום

• דורש מומחיות בדיפרנציאציה של תאי גזע, אלקטרופיזיולוגיה וטיפול במערך אלקטרודות מרובה (multi-electrode array).
• תלוי בגישה למערכות זריעה תואמות MEA, אינקובטורים וציוד להקלטה אלקטרופיזיולוגית.
• מחייב סטנדרטיזציה בין-צוותית של הכנת התאים, צפיפות הזריעה ולוחות הזמנים להחלפת המדיום.
• כולל שיקולי התאמה בעת הרחבה לסוגי נוירונים שונים או לרקעים גנטיים רלוונטיים למחלה.
• מוגבל בשל הצורך בתחזוקת תרבית לטווח ארוך ובביקורת סביבתית לשמירה על פעילות רשת יציבה לאורך תקופות ההקלטה.

שאלות נפוצות בביו-פרמה