בניית רשתות מטבוליות מחוץ לשיווי משקל בשלפוחיות בגודל ננו ומיקרומטר

רלוונטיות תעשייתית למסמכים רשמיים

שחזור של רשתות מטבוליות מורכבות בתוך שלפוחיות בגודל ננו- ומיקרומטרים מאפשר מידול מדויק של תהליכים ביולוגיים שאינם בשיווי משקל, ובכך תומך בתיקוף יעדים בשלבים מוקדמים ובהפחתת סיכונים מכניסטיים בביולוגיה סינתטית. גישה זו מספקת פלטפורמה ניתנת להרחבה לשילוב של חלבוני ממברנה, אנזימים וחיישנים, דבר המגביר את הביטחון החזוי בהנדסת מסלולים ובשחזור תפקודי. השיטה ממוקמת באופן אסטרטגי כדי להאיץ גילוי ומחקר תרגומי על ידי מתן אפשרות לניתוח כמותי ובזמן אמת של פעילות מטבולית בסביבות מיקרוסקופיות מבוקרות.

יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה&ד'

גילוי מוקדם ותיקוף מטרה

• תומך בבדיקת תפקוד נתיבים מטבוליים ומעורבות מטרות במערכת וסיקולות מבוקרת.
• מאפשר הפחתת סיכונים ביולוגיים על ידי שחזור וניטור של רשתות חלבונים מורכבות מחוץ לתאים חיים.
• מסייע בהגברת הביטחון החזוי בתכנון נתיבים סינתטיים באמצעות קריאות מבוססות פלואורסצנציה בזמן אמת.

סריקה ופיתוח בדיקה

• מספק מערכות מבוססות וזיקולות מאושרות למדידה כמותית של יחסי ATP/ADP, ריכוזי מטבוליטים ו-pH.
• מאפשר סטנדרטיזציה ושחזור של הבדיקה באמצעות שימוש ברכיבים מטוהרים ופרוטוקולי כליאה מוגדרים.
• תומך בסריקה ניתנת להרחבה של ביצועי רשת מטבולית והשפעות של תרכובות במכשירים מיקרופלואידיים.

מחקר תרגומי ופרה-קליני

• מאפשר התאמה של רשתות מטבוליות סינתטיות עם מסלולים ביוכימיים הרלוונטיים למחלה לצורך מידול תרגומי.
• מאפשר רציפות משלב הגילוי ועד לתיקוף פרה-קליני על ידי הגדלת נפחי ביו-ריאקטורים של וסיקולות ושילוב של אנליטיקה אופטית.
• מספק הפחתת סיכונים מכניסטית עבור הנדסת מסלולים לפני מחקרים in vivo.

שילוב צינור עיבוד וזרימת עבודה

שיטה זו, המבוססת על וסיקולות, מגשרת בין שלבי הגילוי המוקדמים, פיתוח בדיקות ומחקר תרגומי, על ידי כך שהיא מאפשרת בנייה מודולרית וניתוח בזמן אמת של רשתות מטבוליות.

• ביולוגיה של גילוי: מאפשר בדיקת היפותזות והבהרה של מסלולים באמצעות שחזור וניטור של מעגלים מטבוליים סינתטיים.
• סריקה: מספק פלטים כמותיים וניתנים לשחזור של ייצור ATP וזרימה של מטבוליטים במערכות וזיקולות.
• אנליזה: מספק מדידות מבוססות פלואורסצנציה לצורך ניתוח השוואתי של ביצועי הרשת ואופטימיזציה של התנאים.
• מחקר תרגומי: תומך במידול פרה-קליני של תהליכים מטבוליים בפורמטים של וסיקולות הניתנים להרחבה ותואמים למיקרופלואידיקה.
• שימוש חוזר בארגון: מקימה פלטפורמה לשימוש חוזר עבור תכנון רשתים איטרטיבי ותיקוף תפקודי לאורך R&תוכניות D.

השפעה תפעולית וארגונית

• ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי ומפחית עמימות מכניסטית בבניית מסלולים סינתטיים.
• ערך תפעולי: סטנדרטיזציה של תהליכי כיסוי (encapsulation) ושחזור לצורך הדירות ויכולת הרחבה (scalability).
• ערך אסטרטגי: מאפשר קבלת החלטות מושכלת לגבי המשך ביצוע (go/no-go) וקידום יעיל של נכסי ביולוגיה סינתטית מבחינת הון.
• השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכונים של רשתות מטבוליות מהונדסות לפיתוח נוסף.

שיקולי יישום

• דורש מומחיות בשחזור חלבוני ממברנה, כליאה של אנזימים ואנליטיקה של פלואורסצנציה.
• דורש גישה לאולטרהצנטריפוגציה, לכידה מיקרופלואידית ותשתיות מיקרוסקופיה מתקדמות.
• מחייב סטנדרטיזציה בין-צוותית של פרוטוקולי הכנת וסיקולות ופרוטוקולים אנליטיים.
• ייתכן שיידרש ביצוע התאמות עבור רשתות חלבונים או גדלי וסיקולות שונים.
• אתגרי כליאה סטוכסטית ויעילות גדלים עם מורכבות הרשת וקנה מידה של הוסיקולות.

שאלות נפוצות על ביו-פרמה