Kombinatoryal Fiş Üretimi için İki Katmanlı Mikroakışkan Cihaz
1 Aralık 2023
Yağda su emülsiyonlarında (tapalar) kombinatoryal kütüphanelerin üretimi için polidimetilsiloksan (PDMS) bazlı iki katmanlı bir cihazın imalatı burada sunulmaktadır. Fiş üretimini otomatikleştirmek için gerekli donanım ve yazılım protokolde detaylandırılmıştır ve kantitatif bir floresan fiş kütüphanesinin üretimi de gösterilmiştir.
Onkoloji için Sistem Biyolojisi Grubu olarak, tümör mikro çevresini şekillendiren karmaşık mekanizmayı çözmek için birleşik hesaplamalı ve deneysel bir yaklaşım kullanıyoruz. Hassas onkolojiyi geliştirmek amacıyla tedaviye bireysel yanıtı etkileyen faktörleri belirlemek için klinik verilere ve kanser biyolojisine dayalı matematiksel modeller kullanıyoruz. Tümörün tedaviye yanıtının heterojen ve dinamik doğası göz önüne alındığında, pertürbasyon biyolojisi, genomik biyobelirteçlerin sınırlamasının üstesinden gelme potansiyelini göstermiştir.
Yaklaşımımız, daha etkili anti-kanser tedavilerini belirlemek için tümörlerin fenotipik özelliklerini tanımlamak için alıcı tümör hücrelerini kapsamlı bir anti-kanser ilaç taramasına tabi tutmayı içerir. Mikroakışkanlar, tümör biyopsisi gibi küçük bir miktardaki numunenin damlacıklar veya tıkaçlar gibi ayrı bölmelere dağıtılarak analizine yardımcı olan değerli bir teknolojidir. Aynı zamanda, her bir fişin bileşiminin kontrolüne izin verir, böylece kimyasal olarak farklı fişlerin birden fazla popülasyonu oluşturur.
Burada, sıvı akışının, farklı tapa popülasyonlarının hızlı, kontrollü ve programlanabilir üretimine izin veren, basınçla çalıştırılan deprem vanaları tarafından düzenlendiği tamamen PDMS tabanlı bir cihaz sunuyoruz. Ayrıca, deprem vanaları da PDMS tabanlı olduğundan, cihaz imalatına sorunsuz bir şekilde entegre edilebilirler. Kanser hücrelerinin göz verimi kombinatoryal taramasından elde edilen verilerin matematiksel modellerle birleştirilmesi, tümör mikroçevre davranışını düzenleyen sinyal yolaklarını incelememize olanak sağlayacaktır.
Bu araştırma, hassas onkoloji için yeni stratejilerin önünü açacak ve tedaviyi bireysel hastalara göre kişiselleştirmek için gerekçe sağlayacaktır.
Genel Bakış
Bu makale, yağ içinde su emülsiyonlarında kombinatoryal kütüphanelerin üretimi için tasarlanmış PDMS tabanlı çift katmanlı bir cihazın imalatını sunmaktadır. Protokol, damlacık üretimini otomatikleştirmek için gerekli donanım ve yazılım detaylarını içerir ve floresan damlacıklardan oluşan kantitatif bir kütüphanenin oluşturulmasını göstermektedir.
Temel Çalışma Bileşenleri
Bilim Alanı
- Mikroakışkanlar
- Kombinatoryal tarama
- Kanser biyolojisi
Arka Plan
- Tümör mikroçevresi karmaşık ve dinamiktir.
- Hassas onkoloji, tedaviyi bireysel yanıtlar temelinde kişiselleştirmeyi amaçlar.
- Mikroakışkanlar, belirgin bölmeler oluşturarak küçük örneklerin analiz edilmesine olanak tanır.
- PDMS cihazları, verimli tıpa üretimi için kontrollü sıvı akışı sağlar.
Çalışmanın Amacı
- Kanser araştırmaları için farklı tıkaç popülasyonları üretebilen bir cihaz geliştirmek.
- Tümör davranışını daha iyi anlamak için deneysel verileri matematiksel modellerle birleştirmek.
- Hassas onkoloji stratejilerini geliştirmek.
Kullanılan Yöntemler
- PDMS tabanlı bir mikroakışkan cihazın üretimi.
- Sıvı regülasyonu için basınçla çalışan Quake valflerin kullanımı.
- Yazılım kontrolü aracılığıyla otomatik plug üretimi.
- Floresan pluglardan oluşan kombinatoryal bir kütüphanenin oluşturulması.
Ana Sonuçlar
- Kuantitatif bir tıkaç kütüphanesi başarıyla oluşturulmuştur.
- Cihaz, sıvı akışının etkili bir şekilde düzenlendiğini göstermiştir.
- Matematiksel modellerin deneysel verilerle entegrasyonu ana hatlarıyla açıklanmıştır.
- Hassas onkolojideki potansiyel uygulamalar tartışılmıştır.
Sonuçlar
- PDMS tabanlı cihaz, kanser araştırmaları için değerli bir araçtır.
- Kimyasal olarak farklı tıpa popülasyonlarının üretilmesini kolaylaştırır.
- Bu yaklaşım, geliştirilmiş kanser tedavi stratejilerine yol açabilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Sektörle İlgili Yönetici Özeti
Çift katmanlı mikroakışkan cihazlar kullanılarak gerçekleştirilen yüksek verimli kombinatoryal tıpa üretimi, sınırlı sayıdaki hasta kaynaklı örneklerde ilaç yanıtlarının hızlı ve programlanabilir şekilde taranmasına olanak tanır. Bu teknoloji, onkolojide fenotipik tarama ve yolak analizi için nicel ve kimyasal olarak farklı reaksiyon bölmeleri oluşturma zorluğunu ortadan kaldırmaktadır. Hesaplamalı modelleme ile entegrasyonu, kritik keşif kırılma noktalarında öngörü güvenilirliğini ve mekanistik risk azaltmayı destekler.
Biyofarma Ar-Ge'sinde Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Terapötik hipotezleri sorgulamak ve sinyal yollarını aydınlatmak için tümör hücrelerinin sistematik olarak pertürbe edilmesine olanak tanır.
- Fonksiyonel hedef doğrulaması için çeşitli kimyasal ortamlar oluşturarak biyolojik risklerin azaltılmasını destekler.
- Kantitatif, multipleks tarama çıktıları aracılığıyla hedef seçiminde öngörüsel güvenilirliği kolaylaştırır.
Tarama ve Analiz Geliştirme
- Alt akıştaki yüksek kapasiteli tarama iş akışları için valide edilmiş, minyatürize biyolojik sistemler hazırlar.
- Programlanabilir bileşim ve miktarda standardize edilmiş, tekrarlanabilir tıpa popülasyonları sağlar.
- Güvenilir bileşik değerlendirmesi ve kütüphane genişletme için ölçeklenebilir, otomatik analiz geliştirmeye olanak tanır.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Hasta kaynaklı tümör biyopsilerini kullanarak kombinatoryal taramaları hastalıkla ilişkili sistemlerle hizalar.
- Deneysel ve hesaplamalı verileri entegre ederek keşif aşamasından preklinik doğrulamaya kadar translasyonel sürekliliği sağlar.
- Fenotipik ilaç yanıtlarını haritalandırarak hassas onkoloji stratejileri için mekanistik risk azaltma sağlar.
Pipeline ve İş Akışı Entegrasyonu
Bu çift katmanlı mikroakışkan platform, özellikle onkoloji odaklı süreçlerde, erken keşif aşamasından aday belirleme ve preklinik araştırmalara kadar olan sürece uygundur.
- Keşif Biyolojisi: Nanolitre bölmelerde kontrollü pertürbasyon deneylerine olanak tanıyarak hipotez testini ve yolak açıklığa kavuşturulmasını destekler.
- Tarama: Karşılaştırmalı analizler için kantitatif çıktılara sahip, analize hazır, tekrarlanabilir plug kütüphaneleri sunar.
- Analitik: İlaç yanıtlarının ve yolak aktivitelerinin istatistiksel karşılaştırması için yüksek içerikli, kantitatif ölçümler sağlar.
- Translasyonel Araştırma: Kombinatoryal taramalarda hasta kaynaklı örneklerin doğrudan kullanımına imkan tanıyarak keşif ve preklinik aşılardır arasında köprü kurar.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Terapötik alanlar genelinde çeşitli tarama ve analiz geliştirme ihtiyaçlarına uyarlanabilen, programlanabilir ve ölçeklenebilir bir platform sunar.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Hedef ve yolak doğrulamada öngörü güvenini artırır ve mekanistik belirsizliği azaltır.
- Operasyonel Değer: Tarama iş akışlarında tekrarlanabilirlik ve ölçeklenebilirlik için plug üretimini standartlaştırır ve otomatikleştirir.
- Stratejik Değer: Güçlü, çoklu veri üretimini mümkün kılarak go/no-go karar kalitesini ve sermaye verimliliğini artırır.
- Portföy Etkisi: Kantitatif, fenotipik tarama verilerine dayanarak adayların riskle uyumlu önceliklendirilmesini ve ilerletilmesini destekler.
Uygulama Hususları
- Mikroakışkan cihaz fabrikasyonu ve basınç güdümlü akışkanlar konusunda uzmanlık gerektirir.
- Otomatik çalışma için programlanabilir donanım, yazılım ve analitik altyapının entegrasyonuna ihtiyaç duyar.
- Tıpa bileşim kodlaması ve veri yönetiminin ekipler arası standartlaştırılmasını gerektirir.
- Çeşitli model sistemlere uyarlanabilir ancak farklı hücre tipleri veya reaktifler için optimizasyon gerektirebilir.
- Operasyonel basınç sınırları ve valf tetikleme eşikleri her uygulama için doğrulanmalıdır.
