Регистрация электрофизиологической активности нейронной сети в сокультуре нейронов и астроцитов

Значимость для промышленности

Данный протокол позволяет группам биофармацевтических исследований и разработок моделировать функции нейронных сетей в системе, релевантной конкретному заболеванию, используя нейроны и астроциты, полученные из плюрипотентных стволовых клеток человека. Путем регистрации синхронизированной внеклеточной электрофизиологической активности на многоэлектродных матрицах данный метод обеспечивает механистическое снижение рисков при выборе терапевтических мишеней, участвующих в нейронных взаимодействиях и синхронности сетей. Подход с использованием совместного культивирования повышает прогностическую достоверность на ранних этапах поиска за счет получения физиологически релевантных данных для валидации мишеней и разработки анализов в моделях нейродегенеративных заболеваний.

Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках

Первичное обнаружение и валидация мишени

• Научная ценность: Позволяет проверять терапевтические гипотезы путем измерения синхронности нейронных сетей в качестве функционального показателя модуляции мишени.
• Практическая ценность: Способствует снижению биологических рисков за счет количественной оценки синаптической электрической активности в релевантной для человека системе совместного культивирования.

Скрининг и разработка анализа

• Научная ценность: подготовка валидированных нейронных сетей для скрининга соединений путем установления стабильных, воспроизводимых электрофизиологических базовых показателей.
• Практическая ценность: получение количественных безмаркерных измерений нейронной активности, что позволяет проводить высококонтентный анализ влияния соединений на функцию сети.

Трансляционные и доклинические исследования

• Научная ценность: использование производных от клеток человека астроцитов и нейронов, имеющих отношение к заболеванию, для обеспечения соответствия стратегиям трансляционного поиска биомаркеров при моделировании нейродегенеративных заболеваний.
• Практическая ценность: обеспечение непрерывности процесса от этапа поиска до доклинической оценки за счет использования согласованного электрофизиологического анализа на всех этапах рабочего процесса.

Интеграция конвейеров и рабочих процессов

Данный метод интегрируется в рабочие процессы раннего поиска в качестве функционального анализа для валидации мишеней, способствуя идентификации ведущих соединений путем предоставления механистических данных о модуляции нейронных сетей.

• Открывающая биология: способствует проверке гипотез и уточнению сигнальных путей путем выявления изменений синхронизированной активности сети после фармакологического или генетического воздействия.
• Скрининг: обеспечивает готовность анализа за счет стабильной долгосрочной регистрации активности нейронных сетей в физиологических условиях.
• Аналитика: позволяет получать количественные измерения зависимых переменных, таких как частота спайков, частота вспышек и индексы синхронности, для сравнения различных экспериментальных условий.
• Трансляционные исследования: обеспечивает преклиническую преемственность путем использования клеток человеческого происхождения для моделирования функций нейронных сетей, имеющих значение для механизмов заболеваний.
• Корпоративное повторное использование: создает многократно используемую электрофизиологическую платформу, применимую в рамках различных программ по изучению нейродегенеративных заболеваний и классов мишеней.

Операционное и корпоративное воздействие

• Научная ценность: Повышает прогностическую достоверность за счет снижения механистической неопределенности при валидации нейрональных мишеней посредством прямого измерения сетевой активности.
• Операционная ценность: Способствует стандартизации и воспроизводимости благодаря определенным протоколам совместного культивирования и регистрации с помощью MEA.
• Стратегическая ценность: Улучшает процесс принятия решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go), предоставляя ранние функциональные биомаркеры взаимодействия мишени в нейронных сетях.
• Влияние на портфель: Поддерживает приоритезацию с учетом рисков путем идентификации соединений, модулирующих патологическую нейрональную синхронность.

Особенности реализации

• Требуется опыт в области дифференцировки стволовых клеток, электрофизиологии и работы с мультиэлектродными матрицами.
• Зависит от наличия систем посева, совместимых с MEA, инкубаторов и оборудования для регистрации электрофизиологических показателей.
• Необходима межкомандная стандартизация подготовки клеток, плотности посева и графиков смены среды.
• Требуются корректировки при адаптации метода для различных нейрональных подтипов или генетических линий, релевантных для конкретных заболеваний.
• Ограничено необходимостью длительного поддержания культур и контроля условий окружающей среды для сохранения стабильной сетевой активности в периоды регистрации.

Часто задаваемые вопросы по биофармацевтике