הדמיה פלואורסצנטית של דינמיקת סידן סינפטית במודל חוץ גופי של טרשת אמיוטרופית לרוחב

רלוונטיות תעשייתית מרכזית

דימוי סידן בזמן אמת בנוירונים עם מוטציות של ALS מאפשר הפחתת סיכונים מכניסטית של השערות על תפקוד סינפטי לקוי במודלים של מחלות ניווניות של מערכת העצבים. גישה זו תומכת בתיקוף מטרות על ידי קישור הפרעות גנטיות לפלטים סינפטיים תפקודיים, ובכך משפרת את הביטחון החזוי בשלבי הגילוי המוקדמים. השיטה מספקת תוצאות כמותיות וניתנות לשחזור המנחות החלטות של המשכה או הפסקה (go/no-go) בתהליכי תיעדוף מטרות.

יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופרמה

גילוי מוקדם ותיקוף מטרה

• ערך מדעי: בוחן היפותזות טיפוליות באמצעות מדידת דינמיקת הסידן בסינפסות כקריאה פונקציונלית של פעילות נוירונלית במודלים של ALS.
• ערך תפעולי: מאפשר הפחתת סיכונים ביולוגיים באמצעות תצפית ישירה על קשרי גנוטיפ-פנוטיפ בטרמינלים פרה-סינפטיים.
• ערך ניבוי: תומך במיון תיקי פיתוח על ידי מתאם שינויים בזרימת הסידן עם מנגנוני תפקוד לקוי של הסינפסות.

סריקה ופיתוח בדיקה

• מוכנות הבדיקה: הכנת תרביות נוירונליות שעברו תיקוף לצורך סריקת תרכובות, באמצעות קביעת פרופילי תגובת סידן בקו הבסיס ובתנאי גירוי.
• פלט כמותי: אספקת מדידות מבוססות פלואורסצנציה של שינויים בסידן התוך-תאי, המאפשרות ניתוח קינטיקה ותגובה למינון.
• שחזור: פרוטוקולי פרפוזיה והדמיה סטנדרטיים תומכים בסטנדרטיזציה של הבדיקה בין מעבדות שונות וב khả năng הרחבה של תהליכי הסריקה.

מחקר תרגומי ופרה-קליני

• רלוונטיות למחלה: שימוש בנוירונים עם מוטציית ALS למידול ליקויים סינפטיים הרלוונטיים למנגנונים של מחלות ניווניות של מערכת העצבים.
• המשכיות תרגומית: גישור בין שלב אישוש המטרה (target validation) לבין בדיקות יעילות פרה-קליניות באמצעות מדדים סינפטיים תפקודיים.
• הפחתת סיכונים מנגנונית: הבהרה האם מודולציה של המטרה מתקנת את הפרת הוויסות של הסידן הסינפטי, ובכך צמצום העמימות בשלב אופטימיזציית המולקולה המובילה (lead optimization).

שילוב תהליכי עבודה וצינורות עיבוד

השיטה משתלבת ברצף שבין הגילוי לשלב הפרה-קליני על ידי אספקת בדיקות סינפטיות פונקציונליות, אשר עוקבות אחר המעבדה עם המטרה (target engagement) וקודמות לסריקה פנוטיפית בתוכניות למחלות ניווניות של מערכת העצבים.

• ביולוגיה של הגילוי: תומך בבדיקת השערות לגבי השפעת חלבונים הקשורים ל-ALS על הומיאוסטזיס של סידן סינפטי ותפקוד רשת עצבית.
• סריקה: מאפשר פיתוח של בדיקות (assays) עבור תרכובות המווסתות תעלות סידן תלויות-מתח או את מנגנוני השחרור הסינפטי.
• אנליטיקה: מייצר נתוני עוצמת פלואורסצנציה ברזולוציית זמן המכמתים את קינטיקת כניסת הסידן והדעיכה שלו לצורך ניתוח השוואתי של תנאים.
• מחקר תרגומי: עולה בקנה אחד עם אסטרטגיות של סמנים ביולוגים על ידי קישור דינמיקת סידן סינפטית לבריאות נוירונלית וליציבות הרשת.
• שימוש חוזר ארגוני: מבסס פלטפורמה רב-פעמית להערכת תפקוד סינפטי במודלים מרובים של מחלות ניווניות של מערכת העצבים.

השפעה תפעולית וארגונית

• ערך מדעי: מגביר את הביטחון בתיקוף המטרה על ידי הפחתת העמימות המכניסטית במסלולים של תפקוד סינפטי לקוי.
• ערך תפעולי: מקדם סטנדרטיזציה ושחזור של הבדיקה באמצעות פרוטוקולי גירוי והדמיה מוגדרים.
• ערך אסטרטגי: משפר את יעילות ההון על ידי מתן אפשרות לזיהוי מוקדם של מטרות לא יעילות לפני השקעה פרה-קלינית יקרה.
• השפעה על הפורטפוליו: מקל על קבלת החלטות לגבי קידום מותאם סיכון בהתבסס על הצלה סינפטית תפקודית ולא על סמך סממנים חליפיים בלבד.

שיקולים ביישום

• דורש מומחיות בתרביות ראשוניות של נוירונים, טרנספקציה ודימוי פלואורסצנציה של תאים חיים.
• תלוי במיקרוסקופיה קונפוקלית עם סטים מתאימים של מסננים ומערכות פרפוזיה להחלפת תמיסות.
• מצריך סטנדרטיזציה של הכנת הנוירונים, רמות הביטוי של הביוסנסור ופרמטרי הדימוי בין צוותים שונים.
• התאמה לנוירונים המופקים מ-iPSC אנושיים או לתתי-סוגים רלוונטיים למחלה עשויה לדרוש אופטימיזציה של תנאי הטרנספקציה והתרבית.
• מוגבל על ידי הצורך בנוירונים בריאים שעברו טרנספקציה, ובפוטנציאל של הביוסנסור לשמש כבופר (buffering) של אותות סידן אנדוגניים.

שאלות נפוצות בתחום הביו-פארמה