אופטימיזציה של איסוף דמעות בעכברים לצורך mRNA וניתוח חלבונים
19 ביולי 2024
זיהוי סמנים ביולוגיים של RNA וחלבונים מדמעות במודלים של עכברים טומן בחובו הבטחה גדולה לאבחון מוקדם במחלות שונות. כתב יד זה מספק פרוטוקול מקיף למיטוב היעילות והיעילות של mRNA ובידוד חלבונים מדמעות עכברים.
אנו מעוניינים לבחון את ההיתכנות של בידוד ביומולקולות כגון חלבונים, דנ"א ורנ"א מדמעות עכברים, בדומה למה שנעשה בבני אדם. זה יאפשר לנו לפתח מתודולוגיה פשוטה ויעילה לשימוש במחקר בסיסי מדעי. בבני אדם, מגוון רחב של טכנולוגיות שימש כדי לפענח את ההרכב המולקולרי של דמעות, כגון immunoassays כמו מנתח כתמים המערבי, כמו גם ספקטרומטריית מסות.
ניתוחים אלה סללו את הדרך לפיתוח חיישנים ביולוגיים המסוגלים לזהות מולקולות ספציפיות מעניינות. פיתחנו מתודולוגיה אופטימלית להשגת כמות משמעותית של דמעות מעכברים, מה שמקל על האנליזה המולקולרית שלהם במעבדות מדעיות בסיסיות. פרוטוקול זה מאפשר זיהוי של חלבונים שונים ורנ"א שליח מעניין.
חקר סמנים ביולוגיים הנמצאים בביופסיה נוזלית בעין נמצא באור הזרקורים הציבורי כיום. בין אם מדובר במחלות עיניים כמו רטינופתיה סוכרתית או במחלות סיסטמיות כמו אלצהיימר או פרקינסון, דגימה זעיר פולשנית, סרט הדמעות, מהווה הזדמנות לאבחון. כפי שדווח בבני אדם, התייחסנו לשאלה הבאה עבור מודל השיקוף שלנו.
הדמעות משקפות שינויים מולקולריים המופיעים במחלות. הרכב הדמעות מכיל ביומולקולות שניתן למצוא בביופסיות נוזליות אחרות כגון דם או רוק.
סקירה כללית
מחקר זה בוחן את ההיתכנות של בידוד סימנים ביולוגיים (biosignatures), כגון חלבונים ו-RNAs, מדמעות של עכברים, באופן המקביל לטכניקות מבוססות בנבדקים בני אדם. כתב היד מציג מתודולוגיה מפורטת לאיסוף וניתוח יעיל של דמעות, ובכך סולל את הדרך לאבחון מוקדם של מחלות שונות.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המחקר
- בידוד סמנים ביולוגיים מנוזלים ביולוגיים
- מודלים של עכברים למחקר מחלות
- פיתוח אמצעי אבחון
רקע
- דמעות של עכברים יכולות לחשוף מידע ביומולקולרי דומה לזה של דמעות אדם.
- ניתוח ביומולקולות בדמעות בעל יישומים פוטנציאליים לאבחון מחלות עיניות ומערכתיות.
- המתודולוגיות הנוכחיות מתמקדות באופטימיזציה של איסוף וניתוח דמעות בתנאי מעבדה.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- מתן פילוקרפין לעידוד ייצור דמעות
- איסוף דמעות באמצעות רצועות שירמר (Schirmer strips)
- מיצוי חלבונים ו-RNA, ולאחריהם טכניקות כימות ואנליזה כגון SDS-PAGE ו-QPCR
תוצאות עיקריות
- בידוד ואפיון מוצלחים של חלבונים ו-RNAs מדמעות עכבר.
- דפוסי ביטוי דיפרנציאליים של ביו-מולקולות הרלוונטיות למחלות כגון רטינופתיה סוכרתית, אלצהיימר ופארקינסון.
- מתודולוגיה זו מדגימה יעילות בזיהוי ביומרקרים פוטנציאליים בביופסיה נוזלית.
מסקנות
- הפרוטוקול המקובל מקל על זיהוי סמנים ביולוגיים בדמעות.
- גישה זו עשויה להשפיע באופן משמעותי על אבחון מוקדם של מחלות עיניות ומערכתיות כאחד, ולהוות אפשרות עם פולשנות מינימלית לדגימה ביולוגית.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למסמכי ניהול
איסוף דמעות לא פולשני במודלים של עכברים מאפשר ניתוח מולקולרי של חתימות מחלה עיניות ומערכתיות כאחד, ובכך תומך בגילוי ביומרקרים תרגומיים. פרוטוקול זה מגשר בין מחקר פרה-קליני למחקר קליני על ידי סטנדרטיזציה של רכישת דגימות לצורך ניתוח mRNA וחלבונים. גישה זו מגבירה את הביטחון החזוי באבחון מוקדם ומאיצה החלטות לגבי פורטפוליו מונע ביומרקרים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח ביו-פרמצבטי
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בחינה של שינויים מולקולריים הרלוונטיים למחלה בנוזלים ביולוגיים נגישים.
- תומך בתיקוף פונקציונלי של מטרות באמצעות חתימות מדידות של חלבונים ו-mRNA.
- מסייע בהפחתת סיכונים ניבוית על ידי קישור ממצאי מודלים בבעלי חיים לפתולוגיה אנושית.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מספק דגימת דמעות סטנדרטית עבור בדיקות מולקולריות רב-שלביות הניתנות לשחזור.
- מבטיח מוכנות של הבדיקה לאנליזות SDS-PAGE, qPCR ו-dPCR של דגימות בנפח נמוך.
- מאפשר הערכה מהימנה של סמנים ביולוגיים מועמדים בתהליכי עבודה פרה-קליניים ניתנים להרחבה.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מסנכרן תוצאי מודלים בבעלי חיים עם מחקרים של סמנים ביולוגיים באדם להבטחת רצף תרגומי.
- תומך בקידום מותאם סיכונים על ידי אפשור זיהוי מוקדם של סממני מחלה סיסטמיים ואוקולריים.
- מסייע בזיהוי סמנים ביולוגיים תרגומיים ליישומים של ביופסיה נוזלית.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת נתונים
פרוטוקול זה משתלב ברצף שבין השלב הגילוי לשלב הפרה-קליני על ידי מתן אפשרות לביצוע פרופיל מולקולרי מנוזלים ביולוגיים נגישים במודלים של בעלי חיים.
- ביולוגיה של הגילוי: תומכת בבדיקת השערות ובבירור מסלולים באמצעות נתונים מולקולריים המופקים מדמעות.
- סריקה: מספקת פלטים כמותיים הניתנים לשחזור לצורך פיתוח ותיקוף של בדיקות.
- אנליטיקה: מספקת מדידות חסונות של חלבונים ו-mRNA לצורך ניתוח השוואתי בין תנאים שונים.
- מחקר תרגומי: מגשרת בין מחקרי בעלי חיים למחקרי בני אדם לצורך התאמה ותיקוף של סמנים ביולוגיים.
- שימוש חוזר ארגוני: קובעת פרוטוקול סטנדרטי וניתן להתאמה עבור פרדיגמות ניסוייות מגוונות.
השפעה תפעולית ועסקית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי ומפחית עמימות מכניסטית במחקרי סמנים ביולוגיים.
- ערך תפעולי: מקדם סטנדרטיזציה, שחזוריות ויכולת הרחבה (scalability) באיסוף וניתוח דגימות.
- ערך אסטרטגי: משפר החלטות לגבי המשך התהליך או עצירתו (go/no-go) ויעילות הון על ידי אפשור תיקוף מוקדם של סמנים ביולוגיים.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכונים וקידום של תוכניות המונעות על ידי סמנים ביולוגיים.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות טכנית באיסוף נוזלים ביולוגים בנפחים קטנים ובניתוח מולקולרי.
- נדרשת גישה למיכשור עבור תהליכי עבודה של SDS-PAGE, qPCR ו-dPCR.
- נדרש סטנדרטיזציה בין צוותים להבטחת טיפול ועיבוד דגימות הניתנים לשחזור.
- ניתן להתאמה למודלים שונים של עכברים ולפaragidms ניסיוניים של מחלות.
- מגבלות נפח הדגימה מחייבות פרוטוקולים מותאמים להשגת תפוקה ואיכות מקסימליות.
שאלות נפוצות בביו-פארמה
Chapters in this video
0:00
Introduction
2:04
Stimulation of Tear Production in Mice and Sample Collection Using Schirmer Strips
3:10
Isolating Mouse Tear Protein and its Analysis Using SDS‐PAGE
5:07
Tear mRNA Extraction for qPCR to Evaluate the Efficacy and Efficiency of the Tear Collection Protocol
