Niestandardowa platforma mikroskopii wielofotonowej do obrazowania na żywo rogówki i spojówki myszy

Znaczenie dla przemysłu

Ta platforma mikroskopii wielofotonowej umożliwia obrazowanie struktur powierzchni oka myszy w czasie rzeczywistym, bez użycia znaczników, dostarczając kluczowych informacji na temat biologii rogówki i spojówki na potrzeby odkrywania leków okulistycznych. Poprzez wizualizację dynamiki komórkowej, architektury zrębu oraz sieci naczyniowych in vivo, metoda ta wspiera mechanistyczną redukcję ryzyka w odniesieniu do celów terapeutycznych w przedklinicznych modelach chorób oczu. Zdolność platformy do obrazowania całej powierzchni oka z precyzyjnym pozycjonowaniem zwiększa pewność prognostyczną w procesach walidacji celów oraz opracowywania systemów testowych.

Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym

Wczesne odkrywanie i walidacja celu

• Wartość naukowa: Umożliwia weryfikację hipotez terapeutycznych poprzez wizualizację jąder komórkowych, błon komórkowych, włókien nerwowych i naczyń włosowatych w żywej tkance oka.
• Wartość operacyjna: Wspiera walidację funkcjonalną celów terapeutycznych dzięki obserwacji w czasie rzeczywistym architektury zrębu za pomocą generowania drugiej harmonicznej oraz dynamiki komórkowej z wykorzystaniem podwójnych reporterów fluorescencyjnych.
• Wartość prognostyczna: Usprawnia selekcję projektów w portfolio poprzez dostarczanie ilościowych, powtarzalnych wyników zmian strukturalnych i komórkowych w modelach oka istotnych dla danej jednostki chorobowej.

Przesiewanie i opracowanie testu

• Wartość naukowa: Przygotowuje zwalidowane systemy biologiczne do dalszych etapów analizy, umożliwiając obrazowanie o wysokiej rozdzielczości komponentów nabłonkowych, zrębowych, śródbłonkowych i naczyniowych.
• Wartość operacyjna: Zapewnia standaryzację i powtarzalność testów dzięki precyzyjnej akwizycji stosów Z (Z-stack), separacji spektralnej sygnałów SHG i fluorescencyjnych oraz stabilizacji pozycjonowania gałki ocznej.
• Wartość strategiczna: Podkreśla gotowość do badań przesiewowych i możliwość ponownego wykorzystania platformy poprzez umożliwienie obrazowania całej powierzchni rogówki i spojówki przy minimalnej fototoksyczności.

Badania translacyjne i przedkliniczne

• Wartość naukowa: Omówienie znaczenia w kontekście chorób poprzez umożliwienie rekonstrukcji trójwymiarowej architektury naczyń włosowatych w spojówce oraz wizualizacji warstw nabłonka limbalnego.
• Wartość operacyjna: Opis ciągłości procesu od etapu odkrycia po walidację przedkliniczną poprzez wsparcie obrazowania intravitalnego z precyzyjnym pozycjonowaniem w różnych regionach powierzchni oka.
• Wartość prognostyczna: Wsparcie decyzji o dalszym rozwoju projektu w oparciu o analizę ryzyka dzięki obrazowaniu bezznakowemu zrazmienia oraz mapowaniu komórkowemu, które pogłębiają mechanistyczne zrozumienie patologii oka.

Integracja potoku i przepływu pracy

Metoda ta integruje się z kontinuum procesu odkrywczego, od wczesnej walidacji celu po obrazowanie przedkliniczne, wspierając testowanie hipotez oraz ograniczanie ryzyka mechanistycznego w badaniach okulistycznych.

• Biologia odkrywcza: Wyjaśnia, w jaki sposób metoda ta wspiera testowanie hipotez, wyjaśnianie szlaków sygnałowych oraz ograniczanie ryzyka biologicznego poprzez umożliwienie obrazowania na żywo dynamiki komórkowej i strukturalnej powierzchni oka.
• Przesiewanie: Opisuje gotowość testu, powtarzalność i wyniki ilościowe uzyskane dzięki obrazowaniu Z-serial, separacji sygnałów spektralnych oraz stabilizacji warunków obrazowania.
• Analityka: Wskazuje pomiary, odczyty lub wyniki statystyczne, które pomagają zespołom porównywać poszczególne warunki, w tym SHG dla architektury kolagenu oraz tdTomato/EGFP dla lokalizacji błonowej i jądrowej.
• Badania translacyjne: Łączy tę metodę z ciągłością przedkliniczną lub dopasowaniem biomarkerów poprzez umożliwienie rekonstrukcji 3D kapilar oraz mapowania warstwy nabłonkowej w modelach istotnych dla danej choroby.
• Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Przedstawia metodę jako powtarzalną funkcjonalność, a nie technikę jednorazową, którą można dostosować do różnych modeli chorób okulistycznych i różnych punktów końcowych obrazowania.

Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwa

• Wartość naukowa: Pewność predykcyjna, walidacja celu, redukcja niejednoznaczności mechanistycznej w biologii powierzchni oka.
• Wartość operacyjna: Standaryzacja, powtarzalność i skalowalność dzięki spersonalizowanemu uchwytowi do oka, pozycjonowaniu stereotaksycznemu i kontrolowanym parametrom obrazowania.
• Wartość strategiczna: Lepsze decyzje typu go/no-go, efektywność kapitałowa i zredukowane ryzyko biologiczne na późnych etapach dzięki umożliwieniu wczesnej wizualizacji zaangażowania celu i odpowiedzi tkankowej.
• Wpływ na portfolio: Priorytetyzacja skorygowana o ryzyko i decyzje dotyczące dalszego rozwoju dzięki ilościowym, bezetykietowym i fluorescencyjnym odczytom w obrębie przedziałów rogówki i spojówki.

Uwagi dotyczące wdrożenia

• Wymagana wiedza specjalistyczna z zakresu mikroskopii wielofotonowej, anatomii oka oraz obsługi modeli transgenicznych.
• Potrzeby w zakresie instrumentacji i infrastruktury analitycznej, w tym laser tytanowo-szafirowy, lustra dichroiczne, filtry pasmowe, stół motorowy oraz oprogramowanie do rekonstrukcji 3D.
• Wymagania dotyczące standaryzacji międzyzespołowej w odniesieniu do protokołów obrazowania, ustawień detekcji sygnału i potoków przetwarzania obrazu (np. wtyczki Fiji do redukcji szumów i poprawy kontrastu).
• Kwestie adaptacji w różnych systemach modelowych, w tym dostosowanie stabilizacji powiek, żelu sprzęgającego do powierzchni oka oraz długości fal wzbudzenia dla różnych reporterów fluorescencyjnych.
• Ograniczenia praktyczne opisane w materiale źródłowym: kluczowe jest stabilizowanie gałki ocznej z umiarkowanym naciskiem, aby uniknąć urazu, ponieważ zbyt mały lub zbyt duży nacisk pogarsza jakość obrazu.

Najczęściej zadawane pytania dotyczące biofarmacji