פיתוח Assay לבדיקת תרופות בתפוקה גבוהה נגד מיקובקטריה
25 באוקטובר 2024
מחקר זה פיתח בדיקה לסינון בתפוקה גבוהה נגד Mycobacterium abscessus עם זן כפול של כתב שנוצר לאחרונה, תוך שימוש בפלואורסצנטיות ולומינסנציה כדי להעריך את כדאיות החיידקים במהירות. פרוטוקול זה יהיה רלוונטי לחוקרים השואפים לסנן תרופות חדשות נגד חיידק עמיד לתרופות.
Mycobacterium abscessus עמיד מאוד לאנטיביוטיקה, דומה רק לשחפת עמידה לתרופות מרובות ללא טיפול מאושר. המחקר שלנו מתמקד בפיתוח פרוטוקול לבדיקת תרופות מדרגי באמצעות זני כתב כפול וטכנולוגיית I3S. גישה זו נועדה לשפר את יעילות הבדיקות, להאיץ את הגילוי של תרופות יעילות ורעילות פחות, ולייעל טיפולים פוטנציאליים למיקובקטריום אבססוס.
פיתוח תרופות לזיהומי M.abscessus מסתמך על שיטות מסורתיות שגוזלות זמן רב כמו יחידות יצירת מושבות, שהן עתירות עבודה, תפוקה נמוכה ומועדות להטיות אנושיות. בשל עמידותו הגבוהה של החיידק, מתגלות פחות פגיעות. לכן, כדי למצוא טיפולים חדשים, סינון בתפוקה גבוהה של אלפי תרכובות הוא חיוני.
עם זאת, שיטות מסורתיות עושה את זה לא מעשי. הפרוטוקול שלנו משתמש בזן כפול של mycobacterium abscessus, שפותח בתוך החברה, ופולט גם לומינסנציה וגם פלואורסצנטיות. זה מאפשר לחוקרים להעריך את היעילות הטיפולית של תרכובת מבלי להוסיף ריאגנטים או צעדים נוספים, שיפור מהירות ויכולת שחזור.
בנוסף, פלטפורמת הסינון I3S Biosciences משתמשת באוטומציה רובוטית לבדיקות סינון בתפוקה גבוהה, מטפלת ב-105 צלחות מיקרו ללא כל התערבות אנושית, מה שמגביר את היעילות תוך הפחתת טעויות. פרוטוקול זה מאפשר סריקה מהירה וניתנת יותר לשחזור של תרופות נגד מיקובקטריום אבססוס, ומסייע בזיהוי פגיעות חדשות. הוא יכול לחשוף מטרות חיידקיות מרכזיות או קבוצות תפקודיות של תרכובות, ומספק תובנות לגבי מועמדים מוצלחים ולא מוצלחים כאחד.
גישה זו מייעלת את צנרת פיתוח התרופות, מנחה מחקר עתידי ומאיצה את זיהוי הפגיעות האפשריות נגד Mycobacterium abscessus.
סקירה כללית
מחקר זה פיתח בדיקת סריקה בספיקה גבוהה עבור Mycobacterium abscessus באמצעות זן דו-דוחי (double reporter strain). השיטה משפרת את יעילות סריקת התרופות נגד חיידק עמיד זה.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדע
- מיקרוביולוגיה
- פיתוח תרופות
- סריקה בתו Throughput גבוה
רקע
- Mycobacterium abscessus עמיד מאוד לאנטיביוטיקה.
- שיטות מסננות תרופות מסורתיות דורשות עבודת כפיים רבה והן בעלות תפוקה נמוכה.
- סינון בתפוקה גבוהה הוא חיוני לזיהוי טיפולים חדשים.
- שיטות קיימות נוטות להטיות אנושיות ולאי-יעילות.
מטרת המחקר
- פיתוח פרוטוקול סריקת תרופות בר-הרחבה עבור Mycobacterium abscessus.
- שיפור יעילות הבדיקה והאצת גילוי התרופות.
- ייעול תהליך פיתוח התרופות עבור פתוגן זה.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- שימוש בזן בעל דו-דיווח (double-reporter) הפולט לומניסנציה ופלואורסנציה.
- יישום אוטומציה רובוטית לבדיקות בתפוקה גבוהה.
- הערכת יעילות טיפולית ללא שלבים נוספים.
- סריקת תרכובות באמצעות מערכת דימוי בעלת תוכן גבוה (high-content imaging system).
תוצאות עיקריות
- מספר תרכובות הראו רמות יעילות משתנות נגד Mycobacterium abscessus.
- Clarithromycin הפחית באופן משמעותי את החיוניות הבקטריאלית.
- אוטומציה רובוטית הגבירה את יעילות הסריקה והפחיתה שגיאות.
- הושגו תובנות לגבי מטרות בקטריאליות וקבוצות פונקציונליות של התרכובות.
מסקנות
- הפרוטוקול שפותח מאפשר סריקת תרופות מהירה יותר נגד Mycobacterium abscessus.
- גישה זו יכולה לסייע בזיהוי מועמדים חדשים לטיפול.
- היא מייעלת את תהליך פיתוח התרופות עבור זיהומים עמידים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
סריקת תרופות בתוספת של תפוקה גבוהה (High-throughput) נגד Mycobacterium abscessus נותנת מענה לצוואר בקבוק קריטי בתהליך הגילוי של תרופות אנטי-מיקובקטריאליות, שבו שיטות מסורתיות מגבילות את זיהוי המולקולות המובילות (lead identification) בשל תפוקה נמוכה ושונות גבוהה. שילוב של זני דובל-רפורטר (double-reporter strains) ואוטומציה רובוטית מגביר את הביטחון החזוי ומאיץ את תהליך המיון בשלבים המוקדמים עבור פתוגנים עמידים לתרופות. יכולת זו ממוקמת באופן אסטרטגי כדי להשפיע על תעדוף תיקי הפיתוח ולהפחית את שיעורי הנשירה בקווי הפיתוח של תרופות אנטי-אינפקטיביות.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בדיקה מהירה של יעילות תרכובות נגד מיקובקטריה עמידה ביותר.
- תומך בתיקוף פונקציונלי של מטרה באמצעות אספקת קריאות כפולות של חיוניות חיידקית.
- מאפשר הפחתת סיכונים מכניסטית באמצעות תוצרים כמותיים הניתנים לשחזור.
- משפר את הביטחון החזוי לקידום מועמדים ראשוניים לתרופות אנטי-אינפקטיביות.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מספק בדיקות חיוניות סטנדרטיות ללא ריאגנטים, המתאימות לתהליכי עבודה בעתקת תפוקה גבוהה (high-throughput).
- מפחית את השונות של הבדיקה ואת ההטיה האנושית באמצעות אוטומציה וקריאות של דו-דיווח (dual-reporter).
- מאפשר סריקה במדרג (scalable screening) של ספריות תרכובות גדולות במינימום התערבות ידנית.
- מכין מערכות ביולוגיות שעברו תיקוף לצורך הערכה עוקבת של תרכובות ואישור פגיעות (hit confirmation).
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאים את תוצרי הסריקה במבחנה (in vitro) לצרכי מחקר תרגומי למלחמה בחיידקי mycobacteria.
- תומך ברצף מהשלבים הראשונים של הגילוי ועד לבחירת מועמדים פרה-קליניים עבור זיהומים עמידים.
- מספק נתונים כמותיים לשם קבלת החלטות מבוססות סיכון לגבי קידום פרויקטים בפורטפוליו של תרופות אנטי-אינפקטיביות.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת נתונים
בדיקה זו בעלת תפוקה גבוהה משתלבת ברצף שבין הגילוי לזיהוי המולקולות המובילות (lead identification), ומאפשרת מיון ותיעדוף יעילים של תרכובות אנטי-מיקובקטוריאליות.
- ביולוגיה של תגליות: מאיץ את בדיקת ההשערות והבירור של מסלולים עבור מיקובקטריה העמידה לתרופות.
- סריקה: מספק מדידות חיוניות כמותיות הניתנות לשחזור לצורך דירוג חסון של תרכובות.
- אנליטיקה: מייצר קריאות במצב כפול (לומינסנציה ופלואורסנציה) לתמיכה בניתוח השוואתי בין תנאים שונים.
- מחקר תרגומי: מגשר בין סריקה מוקדמת לוולידציה פרה-קלינית עבור פתוגנים רלוונטיים מבחינה תרגומית.
- שימוש חוזר ארגוני: מבסס פלטפורמה ניתנת להרחבה ומוכנה לאוטומציה עבור קמפיינים מתמשכים של תגליות לאנטי-אינפקטיביים.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון בחיזוי ומפחית עמימות מכניסטית בסריקת תרכובות אנטי-מיקובקטריאליות.
- ערך תפעולי: משפר את הסטנדרטיזציה, את השחזוריות ואת התפוקה באמצעות אוטומציה וטכנולוגיית דו-דיווח (dual-reporter).
- ערך אסטרטגי: מאפשר קבלת החלטות מושכלת יותר לגבי המשך הפיתוח (go/no-go) וניהול פורטפוליו יעיל מבחינת הון.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתיעדוף מותאם סיכונים ובקידום של מועמדים לאנטי-אינפקטיבים.
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות בדימות בעל תוכן גבוה (high-content imaging) ובתרביות של מיקובקטריה.
- נדרשת גישה לרובוטיקה לטיפול בנוזלים ולתשתית מיקרוסקופיה אוטומטית.
- נדרש סטנדרטיזציה בין-צוותית של פרוטוקולי הבדיקה ושל צינורות עיבוד הנתונים.
- התאמה למודלים אחרים של מיקובקטריה או של פתוגנים תוך-תאיים עשויה לדרוש פיתוח של זני דווח (reporter strains).
- התפוקה והיכולת להרחבה (scalability) תלויות באוטומציה ובקיבולת האנליטית.
