מיקרוסקופיה דו-פוטונית להדמיית מורפולוגיה עצבית בגור עכבר

רלוונטיות תעשייתית למנהלים

מיקרוסקופיה דו-פוטונית מאפשרת דימיון ברזולוציה גבוהה, in vivo, של מורפולוגיה נוירונלית במודלים של עכברים בניו born, ובכך תומכת בתיקוף מטרות בתהליכי גילוי תרופות למדעי העצבים. טכניקה זו מספקת נתונים מבניים כמותיים המסייעים בהפחתת סיכונים מכניסטיים של טיפולים המכוונים למערכת העצבים המרכזית (CNS), באמצעות ויזואליזציה של התפשטות דנדריטית וקישוריות סינפטית. יכולת זו מגבירה את הביטחון החזוי בשלבי הגילוי המוקדמים על ידי קישור השפעות של תרכובות לתוצאות מורפולוגיות מדידות במערכת הרלוונטית למחלה.

יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה

גילוי מוקדם ותיקוף מטרה

• ערך מדעי: מאפשר בחינה של היפותזות טיפוליות באמצעות הדמיה של שינויים מבניים בנוירונים בתגובה למודולציה פרמקולוגית.
• ערך תפעולי: תומך בתיקוף של מטרות תפקודיות באמצעות תצפית ישירה על מורפולוגיית הדנדריטים ועל השלמות הנוירונלית ברקמה חיה.
• ערך חיזוי: מייצר פלטיים מורפומטריים כמותיים המסייעים להערכת המעורבות של המטרה והרלוונטיות הביולוגית של תרכובות בשלבים מוקדמים.

סריקה ופיתוח בדיקה

• ערך מדעי: מייצר מאגרי נתונים של דימות סטנדרטיים וניתנים לשחזור, המתאימים לפיתוח בדיקות במסגרת קמפיינים של סריקת נוירו-פנוטיפ.
• ערך תפעולי: מאפשר יצירה של מערכות ביולוגיות עוברות תיקוף עם פרמטרים עקביים של רכישת z-stack עבור זרימות עבודה של דימות בעת content גבוה (high-content imaging).
• סביליות (Scalability): מקלה על שימוש חוזר בפלטפורמה על פני מודלים נוירונליים מרובים ותנאים ניסיוניים שונים באמצעות פרוטוקולי דימות סטנדרטיים.

מחקר תרגומי ופרה-קליני

• המשכיות תרגומית: מגשרת בין השלב הגילוי לאימות הפרה-קליני על ידי אספקת דימוי אורך של שינויים הקשורים לצמיחה נוירונלית במערכות הרלוונטיות למחלה.
• הפחתת סיכונים מכניסטית: מפחיתה עמימות במנגנון המטרה על ידי קישור הטיפול בתרכובת לפנוטיפים מורפולוגיים ניתנים לצפייה.
• קידום מותאם סיכונים: תומכת בהחלטות של go/no-go על בסיס ביומרקרים מבניים הנגזרים משחזורים נוירונליים בתלת-ממד.

שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד

השיטה משתלבת ברצף הגילוי, החל מבדיקת השערות לגבי מטרות, דרך זיהוי מובילים (leads) ועד להערכת יעילות פרה-קלינית, ובמיוחד עבור תוכניות הממוקדות במערכת העצבים המרכזית (CNS) הדורשות פנוטיפינג מבני.

• ביולוגיית גילוי: תומכת בבדיקת השערות ובבירור נתיבים על ידי מתן אפשרות לוויזואליזציה ישירה של דינמיקה מבנית נוירונלית בבעלי חיים חיים.
• סריקה: משפרת את המוכנות של הבדיקה באמצעות הדמיית z-stack סטנדרטית במרווחים של 1.4 מיקרון, מה שמבטיח קריאות מורפולוגיות הניתנות לשחזור.
• אנליטיקה: מייצרת מדידות כמותיות של משתנים תלויים (למשל, אורך דנדריטי, מורכבות הת branched-ing) מתמונות מחופפות לצורך ניתוח השוואתי של תנאים.
• מחקר תרגומי: מקשרת לרצף פרה-קליני על ידי מתן אפשרות למעקב לונגיטודי של שינויים מורפולוגיים הרלוונטיים למודלים של מחלות התפתחותיות נוירולוגיות.
• שימוש חוזר ארגוני: משמשת כבסיס להדמיה הניתן לשימוש חוזר במספר פרויקטים, הודות להתאמתה למגוון רפורטרים פלואורסצנטיים ואזורי מוח שונים.

השפעה תפעולית וארגונית

• ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי על ידי הפחתת עמימות מכניסטית בתיקוף של מטרות נוירונליות באמצעות פנוטיפיקה מבנית ישירה.
• ערך תפעולי: מבטיח סטנדרטיזציה ושחזוריות באמצעות פרמטרי דימות מבוקרים (אורך גל, z-step, מהירות סריקה) ותחזוקה פיזיולוגית (37°C, ריכוז מופחת של isoflurane).
• ערך אסטרטגי: משפר את היעילות ההונית על ידי אפשור גילוי מוקדם של תרכובות לא יעילות באמצעות סריקת תוצאות אפס מורפולוגיות.
• השפעה על פורטפוליו: מסייע בתעדוף מותאם סיכונים על ידי אספקת נתונים אובייקטיביים וכמותיים על בריאות נוירונלית ושלמות מבנית.

שיקולי יישום

• דורש מומחיות בהקמת מיקרוסקופיה בעלת שני פוטונים, טיפול בבעלי חיים טרנסגניים ואופטימיזציה של עירור חלבונים פלורסצנטיים.
• תלוי במכשור מיוחד הכולל לייזרים ניתני כוונון, עדשות בעלות NA גבוהה ובבמות דימוי בבקרה טמפרטורית.
• מחייב סטנדרטיזציה בין-צוותית של פרוטוקולי דימוי, הגדרות לרכישת z-stack ותהליכי ניתוח תמונות לצורך הדירות בין אתרים שונים.
• כולל שיקולי התאמה בעת יישום השיטה על תתי-סוגים שונים של נוירונים, שכבות מוחיות או מודלי מחלה מעבר לנוירונים של שכבה ארבע בקורטקס.
• כולל מגבלות מעשיות כגון הגבלות עומק הדימוי ברקמות מפזרות והצורך בהכנת חלון גולגולתי במחקרי כרוניקה.

שאלות נפוצות בביופארמה