בVivo תלת מימדי 2-פוטון מיקרוסקופית למחקר שנערכו תגובות כלי דם על ידי הוצאה ATP מקומי באמצעות זכוכית מיקרו פיפטה

רלוונטיות תעשייתית להנהלה

שיטה זו מאפשרת מדידה תלת-ממדית מדויקת של שינויים בקוטר הנימיים בתגובה לפליטה מקומית של ATP, ובכך מספקת מודל רלוונטי פיזיולוגית לחקר מנגנוני צימוד נוירו-וסקולרי. באמצעות סימולציה של פעילות סינפטית מקומית ותיעוד של תגובות כלי דם מולאות בנימיים מוחיים, היא תומכת בתיקוף מטרות (target validation) בגילוי תרופות למערכת העצבים המרכזית (CNS), שבהן ויסות כלי הדם משפיע על אספקת התרופה ועל יעילותה. גישה זו מפחיתה את הסיכון של היפותיות מנגנוניות לגבי ויסות זרימת הדם במודלים פרה-קליניים, על ידי אספקת תוצאות כמותיות וניתנות לשחזור של תפקודי כלי הדם.

יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה

גילוי מוקדם ותיקוף מטרה

• ערך מדעי: בוחן היפותזות טיפוליות הכוללות צימוד נוירו-וסקולרי ונתיבי איתות המתווכים על ידי ATP בנימיות המוחיות.
• ערך תפעולי: מאפשר תיקוף תפקודי של מטרות הכוללות רצפטורים וסנילי תעלות יונים באמצעות הזרקה מקומית של אגוניסט ומדידת קוטר בזמן אמת.
• ערך ניבוי: תומך בהפחתת סיכונים מכניסטיים על ידי קישור הפרעות מולקולריות לתגובות כלי דם במערכת תלת-ממדית הרלוונטית למחלה.

סריקה ופיתוח בדיקות

• מוכנות הבדיקה: מכין מערכות ביולוגיות שעברו תיקוף לסריקת תרכובות בהמשך, על ידי קביעת תגובתיות כלי דם בסיסית ל-ATP.
• תוצרים כמותיים: מספק מדידות מדויקות וניתנות לשחזור של קוטר נימיים באמצעות השלכה של עוצמה מקסימלית (maximal intensity projection) של דימויי דו-פוטון ב-hyperstack.
• قابליות הרחבה ושימוש חוזר: תומך בשימוש חוזר בפלטפורמה במחקרים של פעילות גליאלית, תפקוד סינפטי וויסות כלי דם עם התאמה מינימלית של הפרוטוקול.

מחקר תרגומי ופרה-קליני

• רלוונטיות למחלה: מדמה תגובות וסקולריות מנוהלות ברמת הנימיים, החיוניות להבנת היפופרפוזיה (תת-הזרמה) במצבים ניורודגנרטיביים ואיסכמיים.
• המשכיות תרגומית: מגשר בין תובנות מכניסטיות משלב הגילוי לבין תיקוף פרה-קליני של יעדים וסקולריים המשפיעים על תפקוד מחסום הדם-מוח.
• קידום מותאם סיכון: מספק בסיס להחלטות go/no-go באמצעות כימות השפעות מעורבות היעד (target engagement) על הדינמיקה הוסקולרית ברשתות שלמות פיזיולוגית.

שילוב תהליכי עבודה (Pipeline & Workflow)

השיטה משתלבת ברצף הגילוי, החל מבדיקת היפותזה של מטרה ועד לאופטימיזציה של מועמדים לטיפול (lead optimization), ובמיוחד עבור תרופות המכוונות למערכת העצבים המרכזית (CNS), שבהן התגובה כלי-הדם מנבאת את החשיפה לרקמה ואת היעילות.

• ביולוגיה של הגילוי: תומך בבדיקת היפותזות של מטרות GPCR ותעלות יונים המעורבות באיתות נוירו-וסקולרי באמצעות פליטה מקומית של ATP ומדידות של שינוי בקוטר.
• סריקה: מאפשר סטנדרטיזציה ושחזור של הבדיקה להערכת השפעות של תרכובות על דינמיקה של נימי דם בשלושה ממדים.
• אנליטיקה: מספק מדדים כמותיים של תגובה וסקולרית המאפשרים השוואה בין תנאים שונים וטיפולים בתרכובות.
• מחקר תרגומי: מקשר בין ממצאים ברמת הנימים למודלים פרה-קליניים של ויסות זרימת דם מוחית ואינטראקציות גליאליות-וסקולריות.
• שימוש חוזר ארגוני: מקים פלטפורמת דימיון ומיקרו-הזרקה הניתנת לשימוש חוזר למחקר מתמשך של מנגנונים נוירו-וסקולריים לאורך מספר פרויקטים.

השפעה תפעולית וארגונית

• ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי בתיקוף המטרה על ידי הפחתת העמימות בקשרים המכניסטיים בין פעילות עצבית לתגובה כלי דם.
• ערך תפעולי: משפר את הסטנדרטיזציה והשחזוריות באמצעות דימוי hyperstack והגשה מדויקת באמצעות מיקרו-פיפט, ובכך ממזער את השונות בין המפעילים.
• ערך אסטרטגי: משפר את היעילות ההונית על ידי אפשור הפחתת סיכונים מוקדמת של מטרות כלי דם, ובכך מפחית כשלים בשלבים מאוחרים עקב חשיפה לא מספקת למוח.
• השפעה על הפורטפוליו: תומך בתיעדוף מטרות CNS מותאם סיכונים, המבוסס על השפעות מאושרות על מוליכות נימיים וויסות זרימת דם.

שיקולי יישום

• דורש מומחיות במיקרוסקופיה של שני פוטונים, מיקרו-מניפולציה והדמיה של כלי דם in vivo.
• תלוי בגישה למיקרוסקופי סריקה עם לייזר בעל אורך גל מתכוונן, המסוגלים לרכישת hyperstack ומעקב מהיר בציר z.
• מחייב סטנדרטיזציה של פרמטרי פליטת ATP וקריטריונים לבחירת כלי דם בין מפעילים ואתרים שונים.
• כולל שיקולי התאמה עבור מודלים שונים של בעלי חיים, מיטות כלי דם ואסטרטגיות סימון פלואורסצנטי.
• מוגבל על ידי האתגר הטכני של שמירה על מיקוד כלי הדם במהלך החדרת המיקרו-פיפט והצורך בחלונות התאוששות לאחר הניתוח.

שאלות נפוצות בתחום הביו-פרמה