מיקרוסקופיה הולוגרפית דו-פוטונית לחקר פעילות עצבית וקישוריות במודל עכבר

רלוונטיות תעשייתית למנהלים

שיטה זו מאפשרת בחינה מדויקת של תפקודי מעגלים עצביים במודלים ערים, ובכך תומכת בתיקוף מטרות (target validation) בתהליכי גילוי תרופות במדעי המוח. באמצעות שילוב של סטימולציה אופטוגנטית הולוגרפית עם דימיון סידן דו-פוטוני, היא מספקת מדדים כמותיים של שפע עצבי וקישוריות. גישה זו מגבירה את הביטחון החזוי בשלבים מוקדמים של הפחתת סיכונים (de-risking) עבור מטרות טיפוליות במערכת העצבים המרכזית (CNS).

יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח ביו-פרמצבטיים

גילוי מוקדם ותיקוף מטרה

• ערך מדעי: בוחן קשרים סיבתיים בין אוכלוסיות נוירונליות ספציפיות לבין פעילות רשתית לצורך תיקוף היפותזות טיפוליות.
• ערך תפעולי: מאפשר ניתוח תפקודי של מעגלים עצביים ברזולוציה תאית במצבי ערות רלוונטיים פיזיולוגית.
• ערך אסטרטגי: תומך בהפחתת סיכונים של מטרות טיפוליות (target de-risking) על ידי אישור המעורבות והשפעות הזרם למטה (downstream effects) ברשתות עצביות הרלוונטיות למחלה.

סריקה ופיתוח בדיקה

• ערך מדעי: מייצר קריאות כמותיות מבוססות פלואורסצנציה של דפוסי הפעלה עצביים לצורך פיתוח בדיקות.
• ערך תפעולי: מספק פרמטרי גירוי והדמיה הניתנים לשחזור עבור פורמטים סטנדרטיים של בדיקות.
• ערך אסטרטגי: מאפשר סריקה של מודולטורים המשנים קישוריות או עירור עצבי במעגלים זעירים מבוקרים.

מחקר תרגומי ופרה-קליני

• ערך מדעי: מקשר בין ממצאים in vitro לבין תפקוד מעגלים שלמים בשכבות קורטיקליות הרלוונטיות למחלה.
• ערך תפעולי: עושה שימוש בהכנות של חלונות גולגולתיים כרוניים המתאימות למחקרים אורכיים במודלים של מחלות.
• ערך אסטרטגי: מספק מידע למחקרי מנגנוני פעולה על ידי מיפוי האופן שבו תרכובים משפיעים על מסלולים עצביים ספציפיים.

שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד

השיטה משתלבת בתהליכי עבודה של שלבי הגילוי המוקדמים, שבהם הבנה מכניסטית של מעורבות המטרה במעגלים עצביים מנחה את בחירת המולקולות המובילות ואת אופטימיזצייתן.

• ביולוגיה של הגילוי: בודק האם מודולציה של נוירון מטרה משנה את הפעילות באוכלוסיות המחוברות סינפטית, ובכך מבהירה את ההשפעות ברמת המעגל.
• סריקה: מספקת תגובות סידן (calcium transients) עקב גרייה כמדד כמותי התלוי במינון לסריקת תרכובות.
• אנליטיקה: מודדת שינויים בפלואורסצנציה בנוירוני המטרה ובנוירונים המחוברים אליהם לצורך חישוב מדדי קישוריות וספי סף לתגובה.
• מחקר תרגומי: מקשר בין התמקדות תאית לתוצאות ברמת הרשת בעכברים ערים, ובכך משפר את הרלוונטיות לפיזיולוגיה הפתולוגית האנושית.
• שימוש חוזר ארגוני: מבססת פלטפורמה לשימוש חוזר לבדיקת מספר מטרות באזורי מוח שונים ובמודלים שונים של מחלות.

השפעה תפעולית וארגונית

• ערך מדעי: מפחית עמימות מכניסטית על ידי קישור בין מניפולציה של נוירון בודד לתגובות רשת.
• ערך תפעולי: משלב סטימולציה והדמיה במערכת אחת משולבת, ובכך מפחית את מורכבות זרימת העבודה.
• ערך אסטרטגי: משפר החלטות go/no-go על ידי אספקת ראיות ישירות למודולציה של מעגל המתווך על ידי המטרה.
• השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעדוף של מטרות בעלות השפעות מתוקשפות על קישוריות עצבית הרלוונטית למחלה.

שיקולי יישום

• דורש מומחיות במיקרוסקופיה של שני פוטונים, אופטוגנטיקה ועיצוב קרני הולוגרמה.
• נדרש מערכת לייזר של שני פוטונים, מודולטור אור מרחבי (SLM) ונתיב גילוי פלואורסצנציה תואם.
• דורש סטנדרטיזציה של טרנספקציה ויראלית, רמות ביטוי ופעילות בסיסית בין בעלי החיים.
• חייב להביא בחשבון פיזור ובלימה בעת התמקדות בנוירונים בעומקים קורטיקליים משתנים.
• מוגבל בשל הצורך בביטוי טרנסגני של אקטורים ואינדיקטורים כאחד, דבר שעשוי שלא להיות בר ביצוע בכל הדגמים.

שאלות נפוצות בנושאי ביו-פארמה