הערכת היווצרות קשרים עצביים בתרבות משותפת באמצעות רישומים אלקטרופיזיולוגיים

רלוונטיות תעשייתית למנהלים

שיטה זו מאפשרת הערכה תפקודית ישירה של קישוריות סינפטית בין נוירונים המופקים מתאי iPSC אנושיים לבין נוירונים קורטיקליים של יונקים, ובכך מספקת מערכת רלוונטית למחלה לצורך תיקוף מטרות (target validation) בהפרעות נוירודגנרטיביות ופסיכיאטריות. באמצעות כימות זרמים פוסט-סינפטיים באמצעות גרייה אופטוגנטית, היא מאפשרת הפחתת סיכונים מכניסטית באמצעות מדדים כמותיים וניתנים לשחזור של היווצרות רשתות נוירונליות. גישה זו תומכת בביטחון חיזוי בשלבים מוקדמים של הגילוי על ידי אישור האינטגרציה התפקודית של נוירונים המופקים מתאי גזע בתוך מעגלים דמויי-טבעיים.

יישומים אסטרטגיים במו"פ של ביו-פארמה

גילוי מוקדם ותיקוף מטרה

• ערך מדעי: בוחן היפותזות טיפוליות באמצעות אישור קשרי סינפסה תפקודיים בין נוירונים המופקים מ-iPSC לבין רשתות קורטיקליות.
• ערך תפעולי: מאפשר הפחתת סיכונים ביולוגיים של מודלים נוירונליים המופקים מתאי גזע באמצעות תיקוף אלקטרופיזיולוגי ישיר של אינטגרציה סינפטית.
• ערך חיזוי: תומך במיון תיקי פיתוח על ידי אספקת ראיות כמותיות לבשלות נוירונלית ולתפקוד מעגלי לפני השקעה בשלב הפרה-קליני.

סריקה ופיתוח בדיקה (Assay)

• מוכנות הבדיקה: הכנת מערכות תרבית משותפת (co-culture) מתוקפות לצורך סריקת תרכובות בשלבים הבאים, על ידי קביעת מדדי בסיס של קישוריות סינפטית.
• פלט כמותי: הפקה של מדידות זרם פוסט-סינפטי הניתנות לשחזור, המאפשרות ניתוח של תגובה למינון של מודולטורים פרמקולוגיים.
• יכולת הרחבה: תמיכה בשימוש חוזר בפלטפורמה באמצעות תהליכי עבודה סטנדרטיים של גירוי אופטוגנטי והקלטת patch-clamp על פני שושלות עצביות מרובות.

מחקר תרגומי וטרום-קליני

• רלוונטיות למחלה: ממדל קישוריות עצבית אנושית במערכת של תרבית משותפת (co-culture), מה שמאפשר התאמה של סמנים ביולוגיים תרגומיים לתפקוד סינפטי לקוי באינדיקציות נוירופסיכיאטריות.
• המשכיות פרה-קלינית: מגשר בין שלב הגילוי לאישור פרה-קליני על ידי אישור שנוירונים המופקים מ-iPSC יוצרים סינפסות תפקודיות עם נוירונים קורטיקליים ראשוניים.
• קידום מותאם סיכונים: מסייע בקבלת החלטות לגבי המשך הפיתוח (go/no-go) באמצעות אספקת ראיות אלקטרופיזיולוגיות לבשלות של הרשת הנוירונלית לפני מחקרים in vivo.

שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד (Pipeline)

השיטה משתלבת ברצף הגילוי, החל מאישוש מטרות מוקדם ועד לזיהוי מובילים (leads), כאשר קישוריות נוירונלית תפקודית משמשת כסמן ביולוגי קריטי למוכנות הבדיקה ולביטחון במנגנון הפעולה.

• ביולוגיה של הגילוי: תומכת בבדיקת השערות על ידי מדידה ישירה של תמסורת סינפטית בין אוכלוסיות נוירונליות המוגדרות גנטית.
• סריקה: מאפשרת סטנדרטיזציה של הבדיקה באמצעות אמפליטודות מדידות של זרם פוסט-סינפטי בתגובה לגירוי אופטוגנטי מבוקר.
• אנליטיקה: מספקת תוצאות אלקטרופיזיולוגיות (תדירות ואמפליטודה של זרם פוסט-סינפטי) המאפשרות השוואה אובייקטיבית של מצבי הבשלה נוירונליים או השפעות של תרכובות.
• מחקר תרגומי: מקשר לעבודה פרה-קלינית על ידי תיקוף לכך שנוירונים המופקים מתאי גזע משיגים אינטגרציה תפקודית המעידה על מעגלים דמויי in vivo.
• שימוש חוזר ארגוני: מבססת פלטפורמה אלקטרופיזיולוגית לשימוש חוזר להערכת קישוריות נוירונלית במגוון מודלים של מחלות ורקעים גנטיים המופקים מ-iPSC.

השפעה תפעולית וארגונית

• ערך מדעי: מספק ביטחון חיזוי בתקינות המודל הנוירונלי על ידי אישור תמסורת סינפטית תפקודית, ובכך מפחית עמימות מכניסטית במידול מחלות.
• ערך תפעולי: מבטיח הדירות באמצעות פרמטרי patch-clamp של תא שלם סטנדרטיים ופרוטוקולי גרייה אופטוגנטית.
• ערך אסטרטגי: משפר את יעילות ההון על ידי מתן אפשרות להפחתת סיכונים מוקדמת של טיפולים בתאי עצב ומודלים של מחלות לפני תוכניות פרה-קליניות יקרות.
• השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכונים על ידי אספקת קריטריונים אלקטרופיזיולוגיים אובייקטיביים לקידום מועמדים נוירונליים המופקים מתאי גזע.

שיקולי יישום

• דורש מומחיות באלקטרופיזיולוגיה, אופטוגנטיקה ותרבית תאי עצבים.
• תלוי במיקרוסקופיה קונפוקלית תקינה, מגברי patch-clamp ומערכות גירוי אוריות עם מסננים מתאימים.
• מחייב סטנדרטיזציה של תמיסות חוץ-תאיות ותוך-תאיות, משך הגירוי והגדרות ה-voltage-clamp בין המשתמשים השונים.
• כולל שיקולי התאמה בעת היישום על תת-סוגים שונים של תאי עצבים או על קווי iPSC הקשורים למחלות.
• מוגבל על ידי התפוקה הטכנית של הקלטת patch-clamp ידנית, המגבילה את היכולת להרחבה לסריקה רחבת היקף ללא אוטומציה.

שאלות נפוצות בתחום הביופארמה