Zautomatyzowana kwantyfikacja oparta na obrazie pułapek zewnątrzkomórkowych neutrofili przy użyciu NETQUANT

Znaczenie dla przemysłu

Zautomatyzowana kwantyfikacja zewnątrzkomórkowych pułapek neutrofilnych (NETs) na podstawie obrazów rozwiązuje krytyczny problem w badaniach nad immunologią i stanami zapalnymi, umożliwiając obiektywną, wysokoprzepustową analizę formowania się NET. Możliwość ta wspiera walidację celów terapeutycznych oraz ograniczanie ryzyka mechanistycznego w programach odkrywania leków skoncentrowanych na szlakach zależnych od neutrofili, chorobach zapalnych i mechanizmach obrony gospodarza. Zapewniając dane o rozdzielczości pojedynczych komórek oraz zestandaryzowane kryteria identyfikacji NET, NETQUANT zwiększa pewność predykcyjną w modelach przedklinicznych i ułatwia interdyscyplinarną współpracę między zespołami z zakresu immunologii, obrazowania i nauki o danych.

Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym

Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu

• Wartość naukowa: Umożliwia weryfikację hipotez terapeutycznych związanych ze szlakami NETozy oraz funkcją neutrofili w modelach chorobowych.
• Wartość operacyjna: Dostarcza biologicznie istotnych parametrów, takich jak zwiększenie powierzchni, stosunek DNA do białka markerowego NET oraz deformacja jądra, w celu zdefiniowania tworzenia NET z rozdzielczością pojedynczej komórki.
• Wartość prognostyczna: Wspiera walidację funkcjonalną celów poprzez kwantyfikację tworzenia NET w odpowiedzi na bodźce, takie jak PMA, co pozwala na ocenę wpływu związków na uwalnianie pozakomórkowych pułapek neutrofili.

Przesiewy i opracowywanie testów

• Gotowość do analizy: Przygotowuje zwalidowane systemy biologiczne do dalszych etapów pracy poprzez generowanie ustandaryzowanych, ilościowych wyników z obrazów immunofluorescencyjnych.
• Powtarzalność: Rozwiązuje kluczowe ograniczenia metod manualnych i półautomatycznych, zapewniając obiektywną analizę dla wielu użytkowników i warunków dzięki automatycznemu wyznaczaniu progu i przetwarzaniu wsadowemu.
• Skalowalność: Umożliwia przygotowanie do screeningu i ponowne wykorzystanie platformy za pomocą bezpłatnie dostępnej aplikacji z przyjaznym interfejsem graficznym (GUI), która przetwarza sekwencje obrazów dla zbiorów danych eksperymentalnych w czasie krótszym niż dziesięć minut.

Badania translacyjne i przedkliniczne

• Znaczenie kliniczne: Wspiera dostosowanie biomarkerów translacyjnych poprzez kwantyfikację tworzenia NET, procesu zaangażowanego w choroby autoimmunologiczne, przerzuty nowotworowe oraz zaburzenia zakrzepowe.
• Ciągłość przedkliniczna: Umożliwia podejmowanie decyzji o dalszym rozwoju projektu w oparciu o analizę ryzyka, dostarczając ilościowych pomiarów zmiennych zależnych (np. procent komórek tworzących NET, rozkład powierzchni NET), co pozwala na porównanie próbek kontrolnych i stymulowanych.
• Redukcja ryzyka mechanistycznego: Koncentruje się na wartości prognostycznej w zakresie redukcji ryzyka poprzez wielowymiarową analizę powierzchni NET w stosunku do kształtu DNA, co pomaga w wyjaśnieniu mechanizmów działania podczas przesiewania związków immunomodulujących.

Integracja potoku i przepływu pracy

NETQUANT wpisuje się w kontinuum odkryć, od wczesnej walidacji celu, przez identyfikację związku wiodącego, aż po badania przedkliniczne, szczególnie w programach skoncentrowanych na immunologii i stanach zapalnych, w których NETosis jest istotnym mechanizmem patofizjologicznym.

• Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez i wyjaśnianie szlaków sygnałowych poprzez umożliwienie zautomatyzowanej kwantyfikacji tworzenia NET w odpowiedzi na perturbacje genetyczne lub farmakologiczne.
• Przesiewanie: Opisuje gotowość testu do zastosowania dzięki zautomatyzowanemu przetwarzaniu obrazów immunofluorescencyjnych, wynikom ilościowym oraz możliwościom analizy seryjnej, które zapewniają powtarzalność w różnych warunkach eksperymentalnych.
• Analityka: Wyróżnia pomiary takie jak liczba komórek na obraz, procent NET na obraz, rozkład powierzchni NET oraz stosunek DNA do NET, które pomagają zespołom porównywać warunki i oceniać efekty działania związków.
• Badania translacyjne: Łączy metodę z ciągłością przedkliniczną poprzez analizę tworzenia NET w układach istotnych dla chorób, co ma znaczenie w przypadku sepsy, tocznia oraz zakrzepicy związanej z nowotworami.
• Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Przedstawia metodę jako powtarzalną funkcjonalność, a nie technikę jednorazową, z udostępnionym bezpłatnie oprogramowaniem, które wspiera standaryzację pomiędzy ośrodkami i projektami.

Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy

• Wartość naukowa: Pewność prognostyczna, walidacja celu, redukcja niejednoznaczności mechanistycznej w szlakach NETozy.
• Wartość operacyjna: Standaryzacja, powtarzalność i skalowalność kwantyfikacji NET opartej na obrazowaniu pomiędzy użytkownikami i ośrodkami.
• Wartość strategiczna: Lepsze decyzje go/no-go, efektywność kapitałowa i zredukowane ryzyko biologiczne na późnych etapach w programach rozwoju leków ukierunkowanych na stany zapalne.
• Wpływ na portfolio: Priorytetyzacja skorygowana o ryzyko i decyzje dotyczące dalszego rozwoju w oparciu o ilościowe dane dotyczące tworzenia NET w modelach przedklinicznych.

Uwagi dotyczące wdrożenia

• Wymagana wiedza specjalistyczna z zakresu mikroskopii immunofluorescencyjnej oraz zasad analizy obrazu.
• Konieczność zapewnienia odpowiedniej aparatury i infrastruktury analitycznej, w tym mikroskopii fluorescencyjnej i kompatybilnych formatów plików obrazów.
• Wymogi standaryzacji międzyzespołowej w zakresie nazewnictwa kanałów, metod segmentacji oraz stosowania kryteriów NET w odniesieniu do próbek kontrolnych i stymulowanych.
• Kwestie adaptacji do różnych systemów modelowych, takich jak neutrofile ludzkie w porównaniu z mysimi, oraz różnych warunków stymulacji poza zastosowaniem PMA.
• Ograniczenia praktyczne wynikające z materiałów źródłowych: użytkownicy muszą odpowiednio dobrać parametry oprogramowania w oparciu o poszczególne zestawy danych, a walidacja procesu może wymagać optymalizacji dla konkretnych typów komórek lub protokołów barwienia.

Najczęściej zadawane pytania dot. biofarmacji