יישום צביעת מיטוכונדריה חיה במיון תאים לטיהור הפטוציטים שמקורם בתאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים על ידי בני אדם
1 בדצמבר 2023
ניתן לטהר הפטוציטים שמקורם בתאי גזע פלוריפוטנטיים באמצעות מיון תאים, באמצעות שילוב של צביעת מולקולת הידבקות תאי לויקוציטים מיטוכונדריאלית ופעילה (ALCAM, הידועה גם בשם CD166).
היקף המחקר שלנו הוא לטהר הפטוציטים המושרים על ידי תאי גזע פלוריפוטנטיים אנושיים, תוך שימוש ללא שינוי גנטי. אנו שואפים לטפל בסוגיית הסיכון הגידולי הקשור לתאים הבלתי ממוינים, בקרב אלה שהתמיינו מתאי iPS אנושיים. אחד האתגרים הניסיוניים הנוכחיים הוא טוהר תאים נמוך, בשל האחסון המכני של המיון.
אנו מפתחים שיטת טיהור חדשה, המנצלת את תכונות חילוף החומרים הייחודיות של הפטוציטים, לטיהור בקנה מידה גדול. שיטת מיון אחת שאינה תאית עבור תאי אב בכבד אינה יכולה להשיג הפטוציטים טהורים. עוד אחד עבור hepatocytes בוגר יכול לטפל רק חלק קטן של hepatocytes, בגלל ביטוי מוגבל של חלבון הסמן.
לעומת זאת, הגישה שלנו יכולה להשיג הפטוציטים ברמות הבשלה שונות עם ערב גבוה יותר. הפטוציטים שמקורם בתאי iPS אנושיים הם מאוד לא בשלים, ומראים ביטוי מאקרו מופחת יותר של הפטוציטים לאחר טיהור. המטרה העתידית שלנו היא לשפר את אפנון הפטוציטים באמצעות טכנולוגיה אורגנואידית והתקדמות יומיומית לרפואה רגנרטיבית וגילוי תרופות.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה עוסק בטיהור של הפטוציטים המופקים מתאי גזע פלוריפוטנטיים מושריים של בני אדם באמצעות שיטה חדשנית למיון תאים, המונעת שינויים גנטיים. המחקר שם דגש על התגברות על אתגרים כגון חיוניות תאים נמוכה במהלך המיון, ומטרתו להשיג תפוקה גבוהה יותר של הפטוציטים בשלים עבור יישומים ברפואה רגנרטיבית ובגילוי תרופות.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מחקר
- ביולוגיה של תאי גזע
- דיפרנציאציה של תאי כבד
- טכנולוגיות למיון תאים
רקע
- לתאי גזע פלוריפוטנטיים יש פוטנציאל ברפואה רגנרטיבית.
- תאים בלתי מובחנים שנותרו מהוות סיכון לתומוריגנוגניות (יצירת גידולים).
- השיטות הנוכחיות אינן יעילות מספיק בהשגת הפטוציטים טהורים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- מיון תאים מופעל פלואורסצנציה (FACS)
- תאי גזע פלוריפוטנטיים מושריים אנושיים
- טכניקות לצביעה ולבדיקת חיוניות תאים
תוצאות עיקריות
- השיטה השיגה בהצלחה הפט ציט感觉ים בוגרים בטוהר גבוה (97%).
- חיוניות התאים השתפרה, ובכך נפתרו בעיות של מאמץ מכני הקשור לתהליך המיון.
- אוכלוסיות טהורות של תאים דמויי הפטוציט הפגינו מורפולוגיה אופיינית.
מסקנות
- מחקר זה מדגים את יעילותה של שיטת מיון חדשנית להשגת הפטוציטים טהורים מתאי גזע.
- התוצאות רלוונטיות לשיפור אסטרטגיות של רפואה רגנרטיבית ומאמצי גילוי תרופות.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למסמך סיכום
טיהור של הפטוציטים המופקים מתאי גזע פלוריסנטיים אנושיים (human iPSC-derived hepatocytes) מהווה נקודת מפנה קריטית הן עבור הרפואה הרגנרטיבית והן עבור גילוי תרופות בשלב הפרה-קליני, שכן תאים לא מובחנים שנותרו בתערובת מהווים סיכון ליצירת גידולים (tumorigenic risks). תהליך העבודה המתואר, המבוסס על FACS, רותם צביעה מיטוכונדריאלית ובחירה של סמן השטח ALCAM כדי להשיג אוכלוסיות הפטוציטים בדרגת טוהר גבוהה ללא מודיפיקציה גנטית. דבר זה מאפשר יישומים בטוחים יותר בשלבים הבאים ותומך ברמת ביטחון חיזויית במידול מחלות ובהערכת תרכובות.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביו-פארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר תיקוף פונקציונלי של גילוי תאי כבד (hepatocytes) מתאי גזע פלוריפוטנטיים.
- מפחית עמימות ביולוגית על ידי בידוד אוכלוסיות של תאי כבד בוגרים לצורך מחקרים מכניסטיים.
- תומך בביטחון ניבוי לגבי מעורבות מטרה ובבדיקת מסלולים באמצעות תאים מטוהרים.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מספק אוכלוסיות של הפטוציטים בדרגת טוהר גבוהה ובצורה סטנדרטית לצורך פיתוח סבבים (assays) הניתנים לשחזור.
- מאפשר הערכה כמותית של סממנים ספציפיים להפטוציטים, כגון ביטוי של albumin.
- מאפשר סריקת תרכובות אמינה על ידי מזכור זיהומים של תאים לא מובחנים או תאים שאינם הפטוציטים.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- משפר מידול רלוונטי למחלות באמצעות אספקת הפטוציטים שעברו תיקוף תפקודי למחקרי רעילות וחילוף חומרים.
- תומך בהלימה של ביומרקרים תרגומיים באמצעות פנוטיפ תאי וביטוי סממנים עקביים.
- מפחית סיכונים בשלב הפיתוח הפרה-קליני על ידי הבטחת טהרת אוכלוסיית התאים ובגרות תפקודית.
שילוב תהליכי עבודה ומסלולי עיבוד
שיטת טיהור זו, המבוססת על FACS, משתלבת ברצף הגילוי, החל מדיפרנציאציה של תאי גזע ועד לזיהוי מועמדים (leads) ותיקוף פרה-קליני.
- ביולוגיה של תגליות: תומך בבדיקת היפותזות ובצמצום סיכונים ביולוגיים באמצעות בידוד של hepatocytes בוגרים מתרביות הטרוגניות.
- סריקה: מספק אוכלוסיות תאים הניתנות לשחזור ומוכנות לבדיקה לצורך הערכת תרכובות בשלבים הבאים.
- אנליטיקה: מאפשר מדידה כמותית של albumin וסמנים אחרים של hepatocyte כדי להשוות בין תנאי דיפרנציאציה.
- מחקר תרגומי: מספק רצף למחקרים פרה-קליניים הדורשים hepatocytes אנושיים מאושרים.
- שימוש חוזר ארגוני: מבסס תהליך עבודה (workflow) בר-הרחבה שאינו גנטי, שניתן להתאימו לשושלות תאים אחרות המופקות מתאי גזע.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי ומפחית עמימות מכניסטית במחקרים המבוססים על הפטוציטים.
- ערך תפעולי: מתקנן את תהליך הטיהור, משפר את השחזוריות ותומך ביכולת הרחבה (scalability) עבור מחקרים גדולים יותר.
- ערך אסטרטגי: משפר את איכות קבלת ההחלטות של "המשך/עצור" (go/no-go) ומפחית סיכון ביולוגי בשלבים מאוחרים בשרשראות פיתוח של תרופות ורפואה רגנרטיבית.
- השפעה על תיק הפיתוח (Portfolio Impact): מאפשר תיעודף מותאם סיכון על ידי אספקת אוכלוסיות תאים בדרגת טהרה גבוהה ומאומתות תפקודית.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בתרביות תאי גזע, הפעלת FACS וניתוח צביעה אימונוהיסטוכימית.
- מחייב גישה למכשור מתקדם למיון תאים ולתשתית אנליטית.
- דורש סטנדרטיזציה בין-צוותית של אסטרטגיות הגדירה (gating) ותיקוף סמנים.
- עשוי לדרוש התאמה לקווי iPSC שונים או לפרוטוקולי גזירה שונים.
- חיוניות התאים עלולה להיפגע עקב מאמץ מכני במהלך המיון ויש לבצע אופטימיזציה.
שאלות נפוצות בביופארמה
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:34
Hepatic Differentiation of Human‐Induced Pluripotent Stem Cells in 2D Cultures
3:52
Cell Preparation for Purification of Human‐Induced Pluripotent Stem Cells‐Derived Hepatocytes
6:44
Fluorescence&‐Activated Cell Sorting of Hepatocytes Derived from Human Induced Pluripotent Stem Cells
