Разработка анализа для высокопроизводительного скрининга лекарственных препаратов против микобактерий
25 октября 2024 г.
В этом исследовании был разработан анализ для высокопроизводительного скрининга против Mycobacterium abscessus с недавно созданным двойным репортерным штаммом, используя флуоресценцию и люминесценцию для быстрой оценки жизнеспособности бактерий. Этот протокол будет актуален для исследователей, стремящихся проводить скрининг новых лекарств против этой лекарственно-устойчивой бактерии.
Mycobacterium abscessus обладает высокой устойчивостью к антибиотикам, сравнимой только с туберкулезом с множественной лекарственной устойчивостью, не имеющим одобренного лечения. Наши исследования сосредоточены на разработке масштабируемого протокола скрининга лекарственных препаратов с использованием штаммов двойного репортера и технологии I3S. Этот подход направлен на повышение эффективности тестирования, ускорение открытия эффективных, менее токсичных препаратов и оптимизацию потенциальных методов лечения Mycobacterium abscessus.
Разработка лекарств от инфекций M.abscessus опирается на традиционные трудоемкие методы, такие как колониеобразующие единицы, которые являются трудоемкими, имеют низкую производительность и подвержены человеческой предвзятости. Благодаря высокой устойчивости бактерии обнаруживается меньше попаданий. Таким образом, для поиска новых методов лечения необходим высокопроизводительный скрининг тысяч соединений.
Однако традиционные методы делают это непрактичным. В нашем протоколе используется разработанный нами двойной репортерный штамм Mycobacterium abscessus, излучающий как люминесценцию, так и флуоресценцию. Это позволяет исследователям оценить терапевтическую эффективность соединения без добавления каких-либо дополнительных реагентов или этапов, повышая скорость и воспроизводимость.
Кроме того, скрининговая платформа I3S Biosciences использует роботизированную автоматизацию для высокопроизводительных скрининговых анализов, обрабатывая 105 микропланшетов без какого-либо вмешательства человека, повышая эффективность и уменьшая количество ошибок. Этот протокол обеспечивает более быстрый и воспроизводимый скрининг лекарств против Mycobacterium abscessus, помогая выявлять новые хиты. Он может выявить ключевые бактериальные мишени или функциональные группы соединений, давая представление как об успешных, так и о неудачных кандидатах.
Такой подход оптимизирует процесс разработки лекарств, направляя будущие исследования и ускоряя выявление потенциальных поражений против Mycobacterium abscessus.
Обзор
В данном исследовании был разработан высокопроизводительный метод скрининга для Mycobacterium abscessus с использованием двойного штамма-репортера. Метод повышает эффективность скрининга лекарств против этой устойчивой к антибиотикам бактерии.
Ключевые компоненты исследования
Область науки
- Микробиология
- Разработка лекарств
- Высокопроизводительный скрининг
Фон
- Mycobacterium abscessus очень устойчив к антибиотикам.
- Традиционные методы скрининга лекарств являются трудоемкими и низкопроизводительными.
- Высокопроизводительный скрининг важен для выявления новых методов лечения.
- Существующие методы склонны к человеческому предубеждению и неэффективности.
Цель исследования
- Разработать масштабируемый протокол скрининга лекарств для Mycobacterium abscessus.
- Повысить эффективность тестирования и ускорить открытие лекарств.
- Упростить процесс разработки лекарств для этого патогена.
Использованные методы
- Использование двойного штамма-репортера, излучающего люминесценцию и флуоресценцию.
- Внедрение роботической автоматизации для высокопроизводительных анализов.
- Оценка терапевтической эффективности без дополнительных шагов.
- Скрининг соединений с использованием системы высокосодержательного имэйджи.
Основные результаты
- Несколько соединений показали различные уровни эффективности против Mycobacterium abscessus.
- Кларитромицин значительно снижал жизнеспособность бактерий.
- Роботизированная автоматизация повысила эффективность скрининга и уменьшила ошибки.
- Были получены знания о мишениях бактерий и функциональных группах соединений.
Выводы
- Разработанный протокол позволяет быстрее проводить скрининг лекарств против Mycobacterium abscessus.
- Этот подход может помочь в выявлении новых направлений для лечения.
- Он упрощает процесс разработки лекарств для устойчивых инфекций.
Часто задаваемые вопросы
Executive Industry Relevance
High-throughput drug screening against Mycobacterium abscessus addresses a critical bottleneck in anti-mycobacterial discovery, where traditional methods limit lead identification due to low throughput and high variability. The integration of double-reporter strains and robotic automation enhances predictive confidence and accelerates early-stage triage for drug-resistant pathogens. This capability is strategically positioned to impact portfolio prioritization and reduce attrition in anti-infective pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables rapid interrogation of compound efficacy against highly resistant mycobacteria.
- Supports functional target validation by providing dual readouts of bacterial viability.
- Facilitates mechanistic de-risking through quantitative, reproducible outputs.
- Improves predictive confidence for advancing early-stage anti-infective leads.
Screening & Assay Development
- Delivers standardized, reagent-free viability assays suitable for high-throughput workflows.
- Reduces assay variability and human bias via automation and dual-reporter readouts.
- Enables scalable screening of large compound libraries with minimal manual intervention.
- Prepares validated biological systems for downstream compound evaluation and hit confirmation.
Translational & Preclinical Research
- Aligns in vitro screening outputs with translational anti-mycobacterial research needs.
- Supports continuity from early discovery to preclinical candidate selection for resistant infections.
- Provides quantitative data to inform risk-adjusted advancement decisions in anti-infective portfolios.
Pipeline & Workflow Integration
This high-throughput assay integrates into the discovery-to-lead identification continuum, enabling efficient triage and prioritization of anti-mycobacterial compounds.
- Discovery Biology: Accelerates hypothesis testing and pathway clarification for drug-resistant mycobacteria.
- Screening: Provides reproducible, quantitative viability measurements for robust compound ranking.
- Analytics: Generates dual-mode readouts (luminescence and fluorescence) to support comparative analysis across conditions.
- Translational Research: Bridges early screening with preclinical validation for translationally relevant pathogens.
- Enterprise Reuse: Establishes a scalable, automation-ready platform for ongoing anti-infective discovery campaigns.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in anti-mycobacterial screening.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and throughput via automation and dual-reporter technology.
- Strategic Value: Enables more informed go/no-go decisions and capital-efficient portfolio management.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of anti-infective candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in high-content imaging and mycobacterial culture.
- Demands access to liquid-handling robotics and automated microscopy infrastructure.
- Necessitates cross-team standardization of assay protocols and data analysis pipelines.
- Adaptation to other mycobacterial or intracellular pathogen models may require reporter strain development.
- Throughput and scalability are contingent on automation and analytical capacity.
