Ibridazione in situ a fluorescenza infrarossa fototermica ottica (OPTIR-FISH)
23 febbraio 2024
Qui, presentiamo un protocollo che utilizza l'ibridazione in situ a fluorescenza fototermica ottica a infrarossi (OPTIR-FISH), nota anche come FISH fototermica nel medio infrarosso (MIP-FISH), per identificare le singole cellule e comprenderne il metabolismo. Questa metodologia può essere ampiamente applicata per diverse applicazioni, tra cui la mappatura del metabolismo cellulare con la risoluzione di una singola cellula.
Lo scopo della nostra ricerca è quello di sviluppare e applicare OPTIR-FISH per identificare singole cellule e analizzare il loro metabolismo a livello di singola cellula. Il nostro obiettivo è capire come le singole cellule interagiscono all'interno di un ambiente complesso e comprendere la loro fisiologia e le loro strade. L'analisi del metabolismo a livello di singola cellula, in particolare all'interno dell'ambiente nativo, potrebbe fornire informazioni preziose per rivelare le attività complesse eterogenee nei sistemi biologici.
Tuttavia, il compito concomitante di differenziare l'identità cellulare e chiarire il metabolismo a livello di singola cellula rimane impegnativo. La nostra piattaforma avanzata di imaging vibrazionale, Optical Photothermal Infrared, offre lo studio del metabolismo delle singole cellule. Allo stesso tempo, è naturalmente altamente compatibile con l'ibridazione in situ delle foreste ben consolidate per l'identificazione di specie microbiche.
Pertanto, l'integrazione diretta offre contemporaneamente il metabolismo e l'identificazione alla stessa risoluzione di imaging.
Panoramica
Questo articolo presenta un protocollo che utilizza l'ibridazione fluorescente in situ infrarossa fototermica ottica (OPTIR-FISH) per identificare singole cellule e analizzarne il metabolismo a livello monocellulare. La metodologia mira a fornire informazioni sulle interazioni cellulari all'interno di ambienti complessi.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Biologia cellulare
- Analisi metabolica
Sfondo
- Comprendere il metabolismo delle singole cellule è fondamentale per svelare attività biologiche complesse.
- I metodi attuali incontrano difficoltà nel differenziare l'identità cellulare durante l'analisi del metabolismo.
- OPTIR-FISH combina l'imaging vibrazionale con l'ibridazione fluorescente in situ.
- Questo approccio è compatibile con l'identificazione di specie microbiche.
Scopo dello studio
- Sviluppare un metodo per identificare singole cellule.
- Analizzare il metabolismo a livello di singola cellula.
- Comprendere le interazioni cellulari in ambienti nativi.
Metodi Utilizzati
- Immagini infrarosse fototermiche ottiche.
- Ibridazione fluorescente in situ.
- Tecniche a risoluzione monocellulare.
- Analisi del metabolismo cellulare.
Risultati principali
- Identificazione riuscita di cellule singole mediante OPTIR-FISH.
- Informazioni dettagliate sul metabolismo cellulare in ambienti complessi.
- Dimostrata compatibilità con i metodi di identificazione esistenti.
- Potenziale per ampie applicazioni nella ricerca biologica.
Conclusioni
- OPTIR-FISH è uno strumento promettente per lo studio del metabolismo a livello di singola cellula.
- Migliora la comprensione delle interazioni cellulari e della fisiologia.
- Questa metodologia potrebbe portare a progressi significativi nella ricerca biologica.
Domande Frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
OPTIR-FISH consente l'identificazione simultanea e il profilo metabolico di singole cellule all'interno di comunità microbiche complesse, colmando una lacuna fondamentale nell'analisi a singola cellula per la scoperta di biopharma. Questo approccio a doppia modalità aumenta la sicurezza predittiva nella comprensione dell'eterogeneità cellulare e della funzione metabolica, supportando la validazione precoce dei bersagli e la riduzione dei rischi meccanicistici. L'integrazione dell'identità cellulare con l'attività metabolica a risoluzione di singola cellula orienta le decisioni di portafoglio e accelera i percorsi di ricerca traslazionale.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Bersaglio
- Permette l'analisi diretta di vie metaboliche in tipi cellulari identificati per la validazione funzionale delle target.
- Supporta la riduzione del rischio meccanicistica collegando il fenotipo all'attività metabolica a livello singola cellula.
- Facilita una previsione affidabile nella selezione delle target risolvendo l'eterogeneità cellulare all'interno di sistemi rilevanti per la malattia.
Sviluppo di screening e saggi
- Prepara sistemi validati a singola cellula per lo screening di composti e saggi metabolici successivi.
- Standardizza letture quantitative dei parametri metabolici per lo sviluppo di saggi riproducibili.
- Consente l'analisi ad alto rendimento di modifiche metaboliche in risposta a perturbazioni sperimentali.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Correla i fenotipi metabolici con biomarcatori traduzionali in ambienti microbici o cellulari complessi.
- Garantisce continuità dalla fase di scoperta alla validazione preclinica, monitorando le risposte metaboliche in situ.
- Supporta l' avanzamento basato sulla valutazione del rischio chiarificando la rilevanza funzionale delle sottopopolazioni cellulari.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
OPTIR-FISH si integra nel percorso di scoperta, dall'analisi iniziale delle ipotesi fino all'identificazione dei candidati e alla validazione preclinica, consentendo analisi robuste a livello di singola cellula in tutti i flussi di lavoro di ricerca e sviluppo.
- Biologia della scoperta: Collega l'identità cellulare alla funzione metabolica, supportando l'analisi ipotetica dei percorsi.
- Screening: Fornisce output metabolici quantitativi e riproducibili per la prontezza del saggio e la valutazione dei composti.
- Analisi: Fornisce dati spettrali e di fluorescenza ad alto contenuto per l'analisi comparativa delle condizioni.
- Ricerca traslazionale: Collega i profili metabolici a livello di singola cellula a biomarcatori rilevanti per la malattia, quando supportato dal sistema studiato.
- Riutilizzo aziendale: Offre una piattaforma standardizzata e scalabile per un uso ripetuto in diversi modelli biologici.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva e riduce l'ambiguità meccanicistica nella validazione delle proteine bersaglio.
- Valore operativo: Standardizza l'analisi metabolica a singola cellula per garantire riproducibilità e scalabilità.
- Valore strategico: Migliora le decisioni di avanzamento o interruzione e l'efficienza del capitale chiarificando precocemente la funzione cellulare.
- Impatto sul portafoglio: Permette la priorizzazione e la progressione di programmi di scoperta con una valutazione adeguata del rischio.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze specifiche nell'ibridazione fluorescente in situ e nelle tecniche di imaging vibrazionale.
- Richiede l'accesso a infrastrutture per microscopia infrarossa fototermica ottica e microscopia a fluorescenza.
- Necessita di una standardizzazione condivisa tra i gruppi di lavoro per le procedure di preparazione dei campioni e di analisi dei dati.
- Potrebbe essere necessaria un'adattamento per diversi sistemi microbici o cellulari in base alla progettazione delle sonde per rRNA e alla marcatura isotopica.
- La produttività e la risoluzione spettrale sono limitate dall'strumentazione per l'imaging e dalla complessità del campione.
