Kostenefficiënte transcriptomische screening van geneesmiddelen
23 februari 2024
Dit protocol beschrijft een workflow van ex vivo of in vitro celculturen tot transcriptomische gegevensvoorverwerking voor kosteneffectieve transcriptoomgebaseerde geneesmiddelenscreening.
Transcriptomics stelt ons in staat om een diepgaand begrip te krijgen van cellulaire programma's en hun reactie op externe veranderingen. Ondanks een aanzienlijke vermindering van de productie- en sequencingkosten van bibliotheken in de afgelopen decennia, is de toepassing van deze technologie, op de schaal die nodig is voor het screenen van geneesmiddelen, nog steeds onbetaalbaar, waardoor het grote potentieel van deze methoden wordt belemmerd. Onze studie presenteert een kosteneffectief systeem voor transcriptoom-gebaseerde drug screening, waarbij geminiaturiseerde perturbatieculturen worden gecombineerd met mini-bulk transcriptomics.
Het geoptimaliseerde mini-bulkprotocol biedt een informatief biologisch signaal op kosteneffectieve sequencingdiepte, waardoor een uitgebreide screening van bekende geneesmiddelen en nieuwe moleculen mogelijk is. Een van de belangrijkste voordelen van het combineren van transcriptomics met onbevooroordeelde screening van geneesmiddelen is het potentieel om nieuwe medicijndoelen te identificeren die nog niet eerder zijn overwogen. Conventionele benaderingen voor het screenen van geneesmiddelen zijn vaak gericht op gevestigde doelmoleculen of -routes, waardoor de identificatie van nieuwe doelwitten wordt belemmerd en mogelijk wordt geleid tot geneesmiddelen met onvoorziene bijwerkingen en beperkte effectiviteit.
Overzicht
Deze studie presenteert een kosteneffectieve, op het transcriptoom gebaseerde workflow voor het screenen van geneesmiddelen met behulp van ex vivo of in vitro celculturen. Het innovatieve minibug-protocol combineert geminiaturiseerde perturbatieculturen met geavanceerde transcriptomica om effectief nieuwe drugtargets te identificeren.
Belangrijkste studieonderdelen
Onderzoeksgebied
- Transcriptomics
- Drugscreening
- Celkweektechnieken
Achtergrond
- Transcriptomics biedt inzichten in cellulaire reacties op externe omstandigheden.
- Conventionele screening van geneesmiddelen mist vaak nieuwe drugtargets.
- Kosten en complexiteit belemmeren de brede toepassing van transcriptomics bij de ontdekking van geneesmiddelen.
Gebruikte methoden
- Gebruik van PBMC's (perifere bloedmononucleaire cellen) voor experimenten
- Geminiaturiseerde technieken voor medicijndilutie
- Geavanceerde sequenerings- en analyseprotocollen
Belangrijkste resultaten
- Het minibug-protocol levert waardevolle biologische signalen op bij een gereduceerde sequencingdiepte.
- Potentiële nieuwe drugtargets buiten de gevestigde moleculen zijn geïdentificeerd.
- Uitgebreide screening van bekende geneesmiddelen en nieuwe verbindingen is gefaciliteerd.
Conclusies
- De studie stelt een workflow vast die de identificatie van nieuwe drugstargets vergemakkelijkt.
- Het benadrukt het belang van de integratie van transcriptomics in modern biologisch onderzoek en de ontwikkeling van geneesmiddelen.
Veelgestelde Vragen
Industriële relevantie voor leidinggevenden
Transcriptoomgebaseerde drugscreening biedt een schaalbare oplossing voor de onbevooroordeelde identificatie van door geneesmiddelen geïnduceerde cellulaire responsen, waarmee de beperkingen van conventionele, op targets gerichte benaderingen worden weggenomen. Het mini-bulkprotocol maakt high-throughput en kostenefficiënte transcriptoomprofilering mogelijk, wat de vroege ontdekking en leadidentificatie in diverse compound-bibliotheken ondersteunt. Deze workflow verhoogt het voorspellend vertrouwen en de triage van portfolio's door op grote schaal nieuwe mechanismen en off-target effecten te onthullen.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege ontdekking & target-validatie
- Maakt uitgebreide analyse van cellulaire signaalpaden mogelijk als reactie op verstoringen door geneesmiddelen.
- Ondersteunt de identificatie van nieuwe drugtargets buiten de gevestigde paden.
- Faciliteert mechanistische risicoreductie door het vastleggen van onbevooroordeelde transcriptomische signaturen.
- Verhoogt de voorspellende betrouwbaarheid voor target engagement en downstream effecten.
Screening & assayontwikkeling
- Bereidt gevalideerde biologische systemen voor op high-throughput transcriptomische screening.
- Levert reproduceerbare, kwantitatieve genexpressie-outputs voor de evaluatie van verbindingen.
- Ondersteunt assay-standaardisatie en schaalbaarheid naar honderden condities per run.
- Maakt een betrouwbare vergelijking van bekende en nieuwe moleculen over diverse condities mogelijk.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Lijnt transcriptomische resultaten uit met ziekterelevante cellulaire modellen wanneer PBMC's of andere primaire cellen worden gebruikt.
- Biedt continuïteit van vroege ontdekking tot preklinische validatie door moleculaire signaturen te koppelen aan fenotypische uitkomsten.
- Ondersteunt risico-gecorrigeerde beslissingen voor verdere ontwikkeling op basis van onbevooroordeelde moleculaire gegevens.
Integratie van Pipeline & Workflow
Dit protocol is geïntegreerd in het ontdekkingscontinuüm, van vroege hypothesetoetsing tot lead-identificatie en preklinische evaluatie, waardoor schaalbare en onbevooroordeelde profilering van medicijnresponsen mogelijk wordt.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing en de verduidelijking van signaalpaden door transcriptomische veranderingen na medicijnbehandeling te meten.
- Screening: Levert reproduceerbare genexpressiegegevens die klaar zijn voor assays voor high-throughput evaluatie van verbindingen.
- Analytics: Biedt kwantitatieve resultaten voor statistische vergelijking van medicijneffecten over meerdere condities.
- Translationeel onderzoek: Verbindt moleculaire signaturen met ziekterelevante modellen, wat indien van toepassing de ontdekking van biomarkers ondersteunt.
- Enterprise Reuse: Biedt een schaalbare, aanpasbare workflow voor herhaaldelijk gebruik binnen diverse programma's voor geneesmiddelenontwikkeling.
Operationele en bedrijfsmatige impact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit bij targetvalidatie.
- Operationele waarde: Standaardiseert en miniaturiseert transcriptomische workflows voor reproduceerbaarheid en schaalbaarheid.
- Strategische waarde: Maakt betere go/no-go-beslissingen en kapitaalefficiëntie mogelijk door grootschalige, onbevooroordeelde screening te ondersteunen.
- Impact op portfolio: Faciliteert risico-gecorrigeerde prioritering en verdere ontwikkeling van drugkandidaten op basis van robuuste moleculaire gegevens.
Overwegingen voor de implementatie
- Vereist expertise in transcriptomics, celkweek en sequencingtechnologieën.
- Toegang tot high-throughput sequencingplatforms en analytische infrastructuur is noodzakelijk.
- Standaardisatie tussen teams is vereist voor monsterbehandeling en data-analyse.
- Aanpasbaar aan diverse celtypen en medicatiecondities door middel van protocoloptimalisatie.
- Variabiliteit in monsterdoorvoer en incubatietijd moet worden beheerst voor optimale resultaten.
Veelgestelde vragen over biofarmaceutica
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:08
Drug Screening Using Peripheral Blood Mononuclear Cells (PBMCs) and Cell Lysate Preparation for mRNA Sequencing
3:01
cDNA Library Preparation from the Drug Treated‐Peripheral Blood Mononuclear Cell (PBMC) Lysate for mRNA Sequencing
5:31
mRNA Sequencing to Understand the Cellular Effect of Drug Treatment
