Ontwikkeling van tests voor high-throughput medicijnscreening tegen mycobacteriën
25 oktober 2024
Deze studie ontwikkelde een test voor high-throughput screening tegen Mycobacterium abscessus met een recent gecreëerde dubbele reporterstam, waarbij fluorescentie en luminescentie worden gebruikt om de levensvatbaarheid van bacteriën snel te beoordelen. Dit protocol zal relevant zijn voor onderzoekers die nieuwe geneesmiddelen willen screenen op deze resistente bacterie.
Mycobacterium abscessus is zeer resistent tegen antibiotica, alleen vergelijkbaar met multiresistente tuberculose zonder goedgekeurde behandeling. Ons onderzoek richt zich op het ontwikkelen van een schaalbaar protocol voor het screenen van geneesmiddelen met behulp van dubbele reporterstammen en I3S-technologie. Deze aanpak is gericht op het verbeteren van de testefficiëntie, het versnellen van de ontdekking van effectieve, minder toxische geneesmiddelen en het stroomlijnen van mogelijke behandelingen voor mycobacterium abscessus.
De ontwikkeling van geneesmiddelen voor M.abscessus-infecties is gebaseerd op traditionele, tijdrovende methoden zoals kolonievormende eenheden, die arbeidsintensief zijn, een lage doorvoer hebben en vatbaar zijn voor menselijke vooroordelen. Door de hoge resistentie van de bacterie worden er minder treffers gevonden. Om nieuwe behandelingen te vinden, is screening met een hoge doorvoer van duizenden verbindingen dus essentieel.
Traditionele methoden maken dit echter onpraktisch. Ons protocol maakt gebruik van een in eigen huis ontwikkelde dubbele reporterstam van mycobacterium abscessus, die zowel luminescentie als fluorescentie uitzendt. Het stelt onderzoekers in staat om de therapeutische werkzaamheid van een verbinding te beoordelen zonder extra reagentia of stappen toe te voegen, waardoor de snelheid en reproduceerbaarheid worden verbeterd.
Bovendien maakt het screeningplatform van I3S Biosciences gebruik van robotautomatisering voor screeningstests met hoge doorvoer, waarbij 105 microplaten worden verwerkt zonder enige menselijke tussenkomst, waardoor de werkzaamheid wordt verhoogd en fouten worden verminderd. Dit protocol maakt een snellere en reproduceerbare screening van geneesmiddelen tegen mycobacterium abscessus mogelijk, waardoor nieuwe hits kunnen worden geïdentificeerd. Het kan belangrijke bacteriële doelen of functionele groepen van verbindingen onthullen, waardoor inzicht wordt verkregen in zowel succesvolle als niet-succesvolle kandidaten.
Deze aanpak stroomlijnt de pijplijn voor de ontwikkeling van geneesmiddelen, begeleidt toekomstig onderzoek en versnelt de identificatie van potentiële treffers tegen Mycobacterium abscessus.
Overzicht
In deze studie is een high-throughput screening-assay voor Mycobacterium abscessus ontwikkeld met behulp van een dubbele reporterstam. De methode verhoogt de efficiëntie van drugscreening tegen deze drug-resistente bacterie.
Belangrijkste componenten van het onderzoek
Wetenschappelijk gebied
- Microbiologie
- Geneesmiddelenontwikkeling
- High-Throughput Screening
Achtergrond
- Mycobacterium abscessus is zeer resistent tegen antibiotica.
- Traditionele methoden voor drugscreening zijn arbeidsintensief en hebben een lage doorvoersnelheid.
- High-throughput screening is essentieel voor het identificeren van nieuwe behandelingen.
- Bestaande methoden zijn gevoelig voor menselijke subjectiviteit en inefficiëntie.
Doel van de studie
- Het ontwikkelen van een schaalbaar protocol voor drugscreening van Mycobacterium abscessus.
- Het verbeteren van de testefficiëntie en het versnellen van de ontdekking van geneesmiddelen.
- Het stroomlijnen van de pijplijn voor geneesmiddelenontwikkeling voor dit pathogeen.
Gebruikte methoden
- Gebruik van een double-reporter stam die luminescentie en fluorescentie uitzendt.
- Implementatie van robotische automatisering voor high-throughput assays.
- Beoordeling van de therapeutische effectiviteit zonder aanvullende stappen.
- Screening van verbindingen met behulp van een high-content imaging systeem.
Belangrijkste resultaten
- Verschillende verbindingen vertoonden variërende graden van werkzaamheid tegen Mycobacterium abscessus.
- Clarithromycine verminderde de bacteriële viabiliteit significant.
- Robotische automatisering verhoogde de efficiëntie van de screening en verminderde het aantal fouten.
- Er werden inzichten verkregen in bacteriële targets en functionele groepen van de verbindingen.
Conclusies
- Het ontwikkelde protocol maakt een snellere screening van geneesmiddelen tegen Mycobacterium abscessus mogelijk.
- Deze aanpak kan helpen bij het identificeren van nieuwe aanknopingspunten voor behandeling.
- Het stroomlijnt het proces van geneesmiddelenontwikkeling voor resistente infecties.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor directie
High-throughput drug screening tegen Mycobacterium abscessus pakt een kritieke flessenhals aan in de ontdekking van anti-mycobacteriële middelen, waarbij traditionele methoden de identificatie van lead-verbindingen beperken vanwege een lage doorvoersnelheid en hoge variabiliteit. De integratie van double-reporter stammen en robotische automatisering verhoogt de voorspellende betrouwbaarheid en versnelt de triage in een vroeg stadium voor medicijnresistente pathogenen. Deze capaciteit is strategisch gepositioneerd om de prioritering van portfolio's te beïnvloeden en de uitval in anti-infectieve pijplijnen te verminderen.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Maakt snelle analyse mogelijk van de effectiviteit van verbindingen tegen sterk resistente mycobacteriën.
- Ondersteunt functionele doelwitvalidatie door dubbele read-outs van bacteriële levensvatbaarheid te bieden.
- Faciliteert mechanische risicoreductie door middel van kwantitatieve, reproduceerbare resultaten.
- Verbetert het voorspellend vertrouwen voor het verder ontwikkelen van vroege anti-infectieve leadverbindingen.
Screening & assayontwikkeling
- Levert gestandaardiseerde, reagensvrije levensvatbaarheidsassays die geschikt zijn voor high-throughput workflows.
- Vermindert assayvariabiliteit en menselijke bias via automatisering en dual-reporter readouts.
- Maakt schaalbare screening van grote compound-bibliotheken mogelijk met minimale handmatige interventie.
- Bereidt gevalideerde biologische systemen voor op downstream compound-evaluatie en hit-bevestiging.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Rijst in vitro screeningsresultaten af op translationele behoeften voor anti-mycobacterieel onderzoek.
- Ondersteunt de continuïteit van vroege ontdekking tot de selectie van preklinische kandidaten voor resistente infecties.
- Levert kwantitatieve gegevens om risico-gecorrigeerde beslissingen over de voortgang in anti-infectieve portfolio's te onderbouwen.
Integratie van pipeline en workflow
Deze high-throughput assay is geïntegreerd in het continuüm van discovery-to-lead identificatie, waardoor een efficiënte triage en prioritering van anti-mycobacteriële verbindingen mogelijk wordt.
- Discovery Biology: Versnelt hypothesetoetsing en pathway-verduidelijking voor drug-resistente mycobacteriën.
- Screening: Biedt reproduceerbare, kwantitatieve levensvatbaarheidsmetingen voor een robuuste rangschikking van verbindingen.
- Analytics: Genereert dual-mode readouts (luminescentie en fluorescentie) ter ondersteuning van vergelijkende analyses over verschillende condities.
- Translationeel Onderzoek: Slaat een brug tussen vroege screening en preklinische validatie voor translationeel relevante pathogenen.
- Enterprise Reuse: Vestigt een schaalbaar, automatisering-klaar platform voor lopende campagnes voor de ontdekking van anti-infectiva.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit bij anti-mycobacteriële screening.
- Operationele waarde: Verbetert de standaardisatie, reproduceerbaarheid en doorvoer via automatisering en dual-reporter technologie.
- Strategische waarde: Maakt beter geïnformeerde go/no-go beslissingen en kapitaalefficiënt portfoliomanagement mogelijk.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering en het verder ontwikkelen van anti-infectieve kandidaten.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in high-content imaging en mycobacteriële kweek.
- Vereist toegang tot liquid-handling robotica en geautomatiseerde microscopie-infrastructuur.
- Maakt standaardisatie van assay-protocollen en data-analysepipelines tussen teams noodzakelijk.
- Aanpassing aan andere mycobacteriële modellen of modellen voor intracellulaire pathogenen kan de ontwikkeling van reporterstammen vereisen.
- Doorvoer en schaalbaarheid zijn afhankelijk van de automatisering en de analytische capaciteit.
