In Vivo microscopia bidimensionale bidimensionale per studiare le risposte vascolari mediante l'espulsione locale dell'ATP utilizzando una micropipetta di vetro

Rilevanza Industriale del Progetto

Questo metodo consente misurazioni tridimensionali precise delle variazioni del diametro capillare in risposta all'espulsione localizzata di ATP, fornendo un modello fisiologicamente rilevante per lo studio dei meccanismi di accoppiamento neurovascolare. Simulando l'attività sinaptica locale e registrando le risposte vascolari condotte nei capillari cerebrali, esso supporta la validazione di bersagli nella scoperta di farmaci per il sistema nervoso centrale, dove la regolazione vascolare influisce sul rilascio e sull'efficacia dei farmaci. L'approccio riduce i rischi associati a ipotesi meccanicistiche sulla regolazione del flusso ematico nei modelli preclinici, offrendo letture quantitative e riproducibili della funzione vascolare.

Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma

Scoperta Precoce e Validazione del Target

• Valore scientifico: Indaga ipotesi terapeutiche relative all'accoppiamento neurovascolare e alle vie di segnalazione mediate dall'ATP nei capillari cerebrali.
• Valore operativo: Permette la validazione funzionale di recettori vascolari e canali ionici mediante l'eiezione localizzata di agonisti e la misurazione in tempo reale del diametro vascolare.
• Valore predittivo: Supporta la riduzione del rischio meccanicistico collegando perturbazioni molecolari a risposte vascolari in un sistema tridimensionale rilevante per la malattia.

Sviluppo di screening e saggi

• Prontezza del saggio: Prepara sistemi biologici validati per lo screening di composti successivi, stabilendo la risposta vascolare di base all'ATP.
• Risultati quantitativi: Fornisce misurazioni precise e riproducibili del diametro capillare mediante proiezione di intensità massima dell'immagine a due fotoni in iperstack.
• Scalabilità e riutilizzo: Consente il riutilizzo della piattaforma in studi sull'attività gliale, sulla funzione sinaptica e sulla regolazione vascolare con minime modifiche al protocollo.

Ricerca Translazionale e Preclinica

• Rilevanza per le malattie: Modella risposte vascolari condotte a livello capillare, fondamentali per comprendere l'ipoperfusione nelle condizioni neurodegenerative e ischemiche.
• Continuità traslazionale: Collega le scoperte meccanicistiche della fase di ricerca alla validazione preclinica di bersagli vascolari che influenzano la funzione della barriera emato-encefalica.
• Avanzamento basato sul rischio: Fornisce indicazioni per decisioni di avanzamento o interruzione quantificando gli effetti dell'interazione con il bersaglio sulla dinamica vascolare in reti fisiologicamente integre.

Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro

Il metodo si inserisce nel percorso di scoperta che va dal test dell'ipotesi sul bersaglio all'ottimizzazione del composto promettente, in particolare per terapie mirate al sistema nervoso centrale in cui la risposta vascolare predice l'esposizione del tessuto e l'efficacia terapeutica.

• Biologia della Scoperta: Supporta la verifica di ipotesi su target di GPCR e canali ionici coinvolti nella segnalazione neurovascolare, mediante letture di eiezione localizzata di ATP e variazioni del diametro.
• Screening: Consente la standardizzazione e la riproducibilità degli saggi per valutare gli effetti di composti sulle dinamiche capillari in tre dimensioni.
• Analisi: Fornisce metriche quantitative delle risposte vascolari che permettono il confronto tra diverse condizioni e trattamenti con composti.
• Ricerca Translazionale: Collega i risultati ottenuti a livello capillare a modelli preclinici di regolazione del flusso ematico cerebrale e delle interazioni glia-vaso.
• Riutilizzo Aziendale: Stabilisce una piattaforma di imaging e microiniezione riutilizzabile per l'indagine prolungata dei meccanismi neurovascolari in progetti multipli.

Impatto Operativo ed Aziendale

• Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva nella validazione degli obiettivi riducendo l'ambiguità nei collegamenti meccanicistici tra attività neuronale e risposta vascolare.
• Valore operativo: Migliora la standardizzazione e la riproducibilità grazie all'imaging hyperstack e alla somministrazione precisa tramite micro-pipetta, minimizzando la variabilità dell'operatore.
• Valore strategico: Migliora l'efficienza del capitale consentendo una riduzione precoce dei rischi associati agli obiettivi vascolari, riducendo i fallimenti in fasi avanzate dovuti a un'esposizione cerebrale inadeguata.
• Impatto sul portafoglio: Supporta la priorizzazione corretta per rischio degli obiettivi del sistema nervoso centrale sulla base di effetti validati sulla conducibilità capillare e sulla regolazione del flusso ematico.

Considerazioni sull'implementazione

• Richiede competenze specifiche in microscopia a due fotoni, micromanipolazione e imaging vascolare in vivo.
• Richiede l'accesso a microscopi a scansione laser accordabili, in grado di acquisire hyperstack e di effettuare un tracking ad alta velocità lungo l'asse z.
• Necessita della standardizzazione dei parametri di eiezione dell'ATP e dei criteri di selezione dei vasi tra diversi operatori e sedi sperimentali.
• Comporta la necessità di adattamenti per diversi modelli animali, letti vascolari e strategie di marcatura fluorescente.
• È limitato dalla difficoltà tecnica di mantenere a fuoco il vaso durante l'inserimento della micropipetta e dalla necessità di finestre di recupero post-chirurgico.

Domande frequenti sulla biofarmaceutica