Screening farmacologico basato sulla trascrittomica efficiente in termini di costi
23 febbraio 2024
Questo protocollo descrive un flusso di lavoro che va dalle colture cellulari ex vivo o in vitro alla pre-elaborazione dei dati trascrittomici per uno screening farmacologico basato sul trascrittoma economicamente vantaggioso.
La trascrittomica ci permette di acquisire una profonda comprensione del programma cellulare e della sua reazione ai cambiamenti esterni. Tuttavia, nonostante una considerevole riduzione dei costi di produzione e sequenziamento delle biblioteche negli ultimi decenni, l'applicazione di questa tecnologia, alla scala necessaria per lo screening dei farmaci, è ancora inaccessibile, ostacolando il grande potenziale di questi metodi. Il nostro studio presenta un sistema economicamente vantaggioso per lo screening farmacologico basato sul trascrittoma, combinando colture perturbative miniaturizzate con trascrittomica mini-bulk.
Il protocollo mini-bulk ottimizzato fornisce un segnale biologico informativo a una profondità di sequenziamento conveniente, consentendo uno screening approfondito di farmaci noti e nuove molecole. Uno dei principali vantaggi della combinazione della trascrittomica con uno screening imparziale dei farmaci è la possibilità di identificare nuovi bersagli farmacologici che non sono stati precedentemente considerati. Gli approcci convenzionali di screening dei farmaci spesso si concentrano su molecole o percorsi bersaglio stabiliti, ostacolando l'identificazione di nuovi bersagli e potenzialmente dando luogo a farmaci con effetti collaterali imprevisti e un'efficacia limitata.
Panoramica
Questo studio presenta un flusso di lavoro per lo screening di farmaci basato sul trascrittoma, economico ed efficiente, che utilizza colture cellulari ex vivo o in vitro. Il protocollo innovativo minibug combina colture di perturbazione miniaturizzate con trascrittomica avanzata per identificare efficacemente nuovi bersagli farmacologici.
Componenti Chiave dello Studio
Area di Ricerca
- Trascrittomica
- Screening di farmaci
- Tecniche di coltura cellulare
Sfondo
- La trascrittomica favorisce approfondimenti sulle reazioni cellulari alle condizioni esterne.
- Lo screening convenzionale di farmaci spesso non individua nuovi bersagli terapeutici.
- I costi e la complessità ostacolano l'applicazione su larga scala della trascrittomica nella scoperta di farmaci.
Metodi Utilizzati
- Utilizzo di PBMC (cellule mononucleate del sangue periferico) per esperimenti
- Tecniche miniaturizzate di diluizione dei farmaci
- Protocolli avanzati di sequenziamento e analisi
Risultati principali
- Il protocollo minibug produce segnali biologici preziosi con una minore profondità di sequenziamento.
- Individuato potenziali nuovi bersagli farmacologici oltre alle molecole già conosciute.
- Permesso uno screening estensivo di farmaci noti e composti nuovi.
Conclusioni
- Lo studio stabilisce un flusso di lavoro che facilita l'identificazione di nuovi bersagli farmacologici.
- Evidenzia l'importanza dell'integrazione della trascrittomica nella ricerca biologica moderna e nella scoperta di farmaci.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
Il screening farmacologico basato sul trascrittoma offre una soluzione scalabile per l'identificazione imparziale delle risposte cellulari indotte da farmaci, superando i limiti degli approcci convenzionali focalizzati sui bersagli. Il protocollo mini-bulk consente un profilo del trascrittoma ad alto rendimento ed economico, supportando la scoperta precoce e l'identificazione di composti promettenti in diverse librerie di composti. Questo flusso di lavoro aumenta l'affidabilità predittiva e il triage del portafoglio, rivelando su larga scala nuovi meccanismi d'azione ed effetti fuori bersaglio.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Permette un'analisi approfondita dei percorsi cellulari in risposta a perturbazioni farmacologiche.
- Consente l'identificazione di nuovi bersagli farmacologici al di là dei percorsi già noti.
- Facilita la riduzione del rischio meccanicistico attraverso l'acquisizione di firme trascrittomiche prive di bias.
- Migliora l'affidabilità predittiva per il legame al bersaglio e gli effetti a valle.
Sviluppo di screening e saggi
- Prepara sistemi biologici validati per lo screening trascrittomico ad alto rendimento.
- Fornisce output quantitativi riproducibili di espressione genica per la valutazione di composti.
- Consente la standardizzazione e la scalabilità dei saggi fino a centinaia di condizioni per ogni esecuzione.
- Permette il confronto affidabile di molecole note e nuove in diverse condizioni.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Allinea i dati trascrittomici a modelli cellulari pertinenti per la malattia quando vengono utilizzati PBMC o altre cellule primarie.
- Garantisce continuità dalla fase iniziale di scoperta alla validazione preclinica, collegando le impronte molecolari agli esiti fenotipici.
- Supporta decisioni di avanzamento proporzionate al rischio basate su dati molecolari non distorti.
Integrazione della Pipeline e del Flusso di Lavoro
Questo protocollo si integra nel percorso di scoperta, dall'iniziale verifica delle ipotesi fino all'identificazione dei composti promettenti e alla valutazione preclinica, consentendo un profiling scalabile e privo di bias della risposta ai farmaci.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica delle ipotesi e la chiarificazione dei percorsi misurando le variazioni trascrittomiche dopo il trattamento farmacologico.
- Screening: Fornisce dati sull'espressione genica pronti per il saggio e riproducibili per la valutazione ad alto rendimento di composti.
- Analisi: Fornisce output quantitativi per il confronto statistico degli effetti dei farmaci in diverse condizioni.
- Ricerca traslazionale: Collega le impronte molecolari a modelli rilevanti per le malattie, favorendo la scoperta di biomarcatori quando applicabile.
- Riutilizzo aziendale: Offre un flusso di lavoro scalabile e adattabile per un uso ripetuto in diversi programmi di scoperta di farmaci.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva e riduce l'ambiguità meccanicistica nella validazione delle target.
- Valore operativo: Standardizza e miniaturizza i flussi di lavoro trascrittomica per garantire riproducibilità e scalabilità.
- Valore strategico: Permette decisioni più accurate di avanzamento o interruzione e una maggiore efficienza del capitale, sostenendo schermate su larga scala e prive di bias.
- Impatto sul portafoglio: Facilita la priorizzazione e lo sviluppo di candidati farmacologici in base a dati molecolari solidi, adeguati al rischio.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze specifiche in trascrittomica, colture cellulari e tecnologie di sequenziamento.
- Necessita dell'accesso a piattaforme di sequenziamento ad alto rendimento e a infrastrutture analitiche.
- Richiede una standardizzazione tra i diversi gruppi di lavoro per la gestione dei campioni e l'analisi dei dati.
- È adattabile a diversi tipi cellulari e condizioni farmacologiche, previa ottimizzazione del protocollo.
- È necessario gestire la variabilità del numero di campioni elaborati e del tempo di incubazione per ottenere risultati ottimali.
Domande frequenti sulla biofarmaceutica
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:08
Drug Screening Using Peripheral Blood Mononuclear Cells (PBMCs) and Cell Lysate Preparation for mRNA Sequencing
3:01
cDNA Library Preparation from the Drug Treated‐Peripheral Blood Mononuclear Cell (PBMC) Lysate for mRNA Sequencing
5:31
mRNA Sequencing to Understand the Cellular Effect of Drug Treatment
