אוטומציה של השתלת גידול בזחלי דג הזברה לחקר סרטן ורפואה
September 19th, 2025
כאן, אנו מציגים פרוטוקול מפורט להשתלת xenograft אוטומטית של גידול בזחלי דג זברה באמצעות מערכת הזרקה רובוטית חדישה. כמו כן, אנו מציגים סרטוני הזרקה ונתוני ולידציה המדגימים את הביצועים המוצלחים של המערכת.
התאמה אישית של הטיפול היא המפתח לשיפור ההישרדות מסרטן. מכיוון שרפואה מדויקת כיום אינה מצליחה להתאים אישית את הטיפול לרוב המטופלים, כיצד ניתן לנצל שיטות פונקציונליות חדשות כדי להתמודד עם האתגר הזה? כדי להקל על אוטומציה של דגי זברה להשתלת מסימו וטכניקות קשורות, כולל מתן תרופות למוח האחורי, תת-עורי או תוך-ורידי, אנו מספקים פרוטוקול יסודי לשימוש במערכת הזרקה אוטומטית.
פרוטוקול זה יאפשר לחוקרים בסיסיים ולמעבדות קליניות ליצור באופן אמין מודלים של שתל דג זברה למסימו, ולבצע מתן תרופות תוך-ורידיות כדי לבדוק באופן פונקציונלי את יעילות התרופות האנטי-סרטניות ב-vivo. כדי להתחיל, הרטיב את צלחת הג'ל של האגרוז באמצעות תמיסת E3. החזק את הפלטה בזווית כדי לאפשר לכל תמיסת E3 עודפת להצטבר ולהתאסף.
הנח בזהירות 10 עד 20 זחלים מורדמים על הצלחת הרטובה ותן למים העודפים להתנקז באופן טבעי. לאחר מכן, סדר את הזחלים כך שהם יהיו במרווחים שווים ולא נוגעים זה בזה, תוך שמירה על מרחק מינימלי של 10 מילימטרים מקצה הצלחת. כעת השתמשו בפיפטה או בנייר סופג כדי להסיר נוזלים עודפים מהצלחת תוך שמירה על שזחלים נשארים לחים.
לאחר מכן, הקש על תפריט הגדרות ההזרקה בממשק. בחרו את שלב ההתפתחות הנכון של זחלי דג הזברה המתאים להזרקה, ובחרו את אתר ההזרקה הרצוי מתוך האפשרויות הזמינות. לאחר מכן, בחרו את מיקום ההזרקה בתרשים הסכמטי של זחל דג הזברה.
התאימו את מיקום דיאגרמת הזחל, קצה המחט וכיוון המחט כך שיתיישרו עם אתר ההזרקה שנבחר. בחר את מאקרו ההזרקה המציע אפשרויות למצב אוטומטי וידני לפי העדפה. עכשיו, אחז חזק במחזיק המחט וסובב את החלק המתכתי נגד כיוון השעון כדי לנתק אותו מהרובוט.
הכניסו את הקצה הקהה של מחט מלאה לקצה הפרוסטוקוני של מחזיק המחט. הקש על שלב Move כדי להתקין את המחט ולהתחיל להרכיב את המחט. לאחר שהשלב זז, השתמש בסרגל כדי למדוד את אורך המחט החשופה, כדי לוודא שהוא כ-22 מילימטרים.
לאחר מכן, אחז במחזיק המחט עם המחט המלאה וסובב את החלק המתכתי בכיוון השעון כדי להדק את החיבור היטב. במסך הפופ-אפ, מקם את המחט במרכז המעגל וכיוון את שני הברגים במכונה. כשהוא ממוקם כראוי, הקש על סימן הירוק כדי לאשר.
במסך הקופץ הבא, כוון את המיקוד על קצה המחט על ידי סיבוב הבורג שממוקם מאחורי ראש הרובוט. כאשר הקצה בפוקוס, הקש על סימון הירוק. הרובוט מכייל אוטומטית את גובה המחט וסובב את המחט תוך הצגת מיקום ההזרקה כנקודות אדומות בכל סיבוב.
כאשר הכיול מסתיים, לחץ על Got It, ואחר כך Continue to Droplet Calibration שנמצא בפינה הימנית התחתונה של המסך. בממשק ההזרקה, לחץ על כפתור ההתחלה כדי להתחיל את תהליך ההזרקה. שלב הרובוט יתחיל לזוז כאשר המערכת סורקת את לוח האגרוז כדי לאתר זחל.
לאחר זיהוי הזחל, המחט תזוז אוטומטית לאתר ההזרקה שנבחר ותתאים את כיוונה לזווית שנקבעה מראש. אם נבחר מצב אוטומטי, אפשר לרובוט לבצע הזרקות בצורה חלקה באתר המיועד. לאחר כל הזרקה, הרובוט ימשיך לסרוק את הלוח כדי לאתר את הזחל הבא וימשיך בהזרקות.
לאחר שכל הזחלים הוזרקו, לחצו על כפתור העצירה כדי לסגור את ממשק ההזרקה. המחט תמקם אוטומטית בבאר השמן. לאחר מכן, הרימו והוציאו בזהירות את הפלטה המכילה את הזחלים שהוזרקו.
כדי להעביר את הזחלים שהוזרקו, הטינו את הפלטה מעל צלחת פטרי והשתמשו בפיפטה או בקבוק לחיצה כדי לשטוף אותם בעדינות בזרם מים מבוקר. התחל מהחלק העליון של הפלטה והתקדם כלפי מטה כדי לשטוף את הזחלים בצורה יעילה. הזרקות אוטומטיות לתעלה של קובייה הובילו להעברה מוצלחת כאשר החומר שהוזרק היה מפוזר בבירור בכל מערכת הדם.
עם זאת, הזרקות כושלות גרמו להצטברות במרחב הפריוויטלין, או שרק מספר קטן של חרוזים נראו. הזרקות המיועדות למרחב הפריוויטלין נחשבו מוצלחות כאשר תאי סרטן פלואורסצנטיים נשארו ממוקמים באתר ההזרקה, אך לא הצליחו אם תאים שנכנסו למחזור הונחו בחלמון או אם היו תאים מעטים מאוד. הזרקות מוצלחות לחדרי המוח האחורי הובילו לשקיעת מיקרוספירה ממוקדת באתר ההזרקה הנכון, בעוד ששגיאות הובילו להצטברות לא מכוונת באזורים של המוח האמצעי או הקדמי.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
סקירה כללית
מאמר זה מציג פרוטוקול מפורט להשתלת אוטונומית של זנוגרפטים של גידולים לתוך זחלי דג זברה באמצעות מערכת הזרקה רובוטית. הפרוטוקול נועד לשפר את ההתאמה האישית של הטיפול במחקר סרטני על ידי הקלת מתן תרופות אמין ויצירת מודלים.
מרכיבי מחקר עיקריים
תחום המדע
- מדעי המוח
- אונקולוגיה
- ביוטכנולוגיה
רקע
- הרפואה המדוייקת הנוכחית לעיתים קרובות לא מצליחה להתאים אישית טיפול בסרטן.
- מודלים של דג זברה הם בעלי ערך לחקר יעילות תרופות in vivo.
- אוטומציה יכולה לשפר את האמינות של טכניקות מתן תרופות.
- מערכות רובוטיות יכולות לייעל את תהליך השתלת הזנוגרפטים.
מטרת המחקר
- לספק פרוטוקול יסודי להשתלת אוטונומית של גידולים בדג זברה.
- לאפשר לחוקרים לבצע מתן תרופות דרך הווריד.
- להקל על בדיקות פונקציונליות של יעילות תרופות נגד סרטן.
שיטות ששימשו
- מערכת הזרקה אוטומטית להשתלת זנוגרפטים של גידולים.
- שימוש בצלחות ג'ל אגרוזה המרטיבות בתמיסת E3.
- צעדים פרוצדורליים מפורטים להשתלה מוצלחת.
- נתוני אימות וסרטוני הזרקה כדי להדגים את ביצועי המערכת.
תוצאות עיקריות
- מערכת ההזרקה הרובוטית מבצעת בהצלחה השתלת זנוגרפטים של גידולים.
- סרטוני ההזרקה ממחישים את היעילות של הפרוטוקול.
- נתוני האימות תומכים באמינות השיטה האוטומטית.
- מתן תרופות מאושר מאפשר בדיקות in vivo של יעילות התרופות.
מסקנות
- המערכת האוטומטית משפרת את האמינות של מודלי דג הזברה במחקר הסרטן.
- ניתן לאמץ את הפרוטוקול על ידי חוקרים בסיסיים ומעבדות קליניות.
- שיטות משופרות למתן תרופות יכולות להוביל להתאמה אישית טובה יותר של הטיפול.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
Automated tumor implantation in zebrafish larvae addresses a critical bottleneck in preclinical oncology by enabling high-throughput, reproducible in vivo modeling for drug discovery and precision medicine. This robotic system overcomes operator-dependent variability, supporting scalable functional testing of anti-cancer compounds and personalized treatment strategies. Integrating automation at this stage enhances predictive confidence and accelerates translational research workflows.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables robust functional validation of cancer targets in a living vertebrate system.
- Reduces biological variability, supporting mechanistic de-risking of candidate pathways.
- Facilitates rapid hypothesis testing for target engagement and tumor response.
Screening & Assay Development
- Prepares standardized zebrafish xenograft models for downstream compound screening.
- Delivers reproducible, quantitative outputs for drug efficacy assessment.
- Supports high-throughput screening readiness and platform scalability.
Translational & Preclinical Research
- Aligns in vivo modeling with disease-relevant endpoints for translational biomarker development.
- Enables continuity from early discovery through preclinical validation of drug candidates.
- Supports risk-adjusted advancement decisions based on functional drug response data.
Pipeline & Workflow Integration
This automated injection system fits at the interface of early discovery, lead identification, and preclinical validation, enabling seamless progression from target interrogation to in vivo efficacy testing.
- Discovery Biology: Supports hypothesis-driven testing of tumor biology and drug response in a vertebrate model.
- Screening: Provides standardized, reproducible xenograft models for compound evaluation.
- Analytics: Generates quantitative readouts for comparing drug efficacy and tumor progression.
- Translational Research: Bridges discovery and preclinical phases with disease-relevant in vivo data.
- Enterprise Reuse: Establishes a scalable, operator-independent workflow for repeated use across programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in oncology models.
- Operational Value: Delivers standardized, reproducible, and scalable tumor implantation and drug administration.
- Strategic Value: Enables more informed go/no-go decisions and capital-efficient portfolio management.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of oncology assets.
Implementation Considerations
- Requires expertise in zebrafish handling and robotic system operation.
- Needs access to automated injection instrumentation and imaging infrastructure.
- Demands cross-team standardization of injection parameters and readouts.
- Adaptation may be needed for different tumor types or anatomical sites.
- Throughput and reproducibility are dependent on proper calibration and maintenance.
