Разработка анализа для высокопроизводительного скрининга лекарственных препаратов против микобактерий
25 октября 2024 г.
В этом исследовании был разработан анализ для высокопроизводительного скрининга против Mycobacterium abscessus с недавно созданным двойным репортерным штаммом, используя флуоресценцию и люминесценцию для быстрой оценки жизнеспособности бактерий. Этот протокол будет актуален для исследователей, стремящихся проводить скрининг новых лекарств против этой лекарственно-устойчивой бактерии.
Mycobacterium abscessus обладает высокой устойчивостью к антибиотикам, сравнимой только с туберкулезом с множественной лекарственной устойчивостью, не имеющим одобренного лечения. Наши исследования сосредоточены на разработке масштабируемого протокола скрининга лекарственных препаратов с использованием штаммов двойного репортера и технологии I3S. Этот подход направлен на повышение эффективности тестирования, ускорение открытия эффективных, менее токсичных препаратов и оптимизацию потенциальных методов лечения Mycobacterium abscessus.
Разработка лекарств от инфекций M.abscessus опирается на традиционные трудоемкие методы, такие как колониеобразующие единицы, которые являются трудоемкими, имеют низкую производительность и подвержены человеческой предвзятости. Благодаря высокой устойчивости бактерии обнаруживается меньше попаданий. Таким образом, для поиска новых методов лечения необходим высокопроизводительный скрининг тысяч соединений.
Однако традиционные методы делают это непрактичным. В нашем протоколе используется разработанный нами двойной репортерный штамм Mycobacterium abscessus, излучающий как люминесценцию, так и флуоресценцию. Это позволяет исследователям оценить терапевтическую эффективность соединения без добавления каких-либо дополнительных реагентов или этапов, повышая скорость и воспроизводимость.
Кроме того, скрининговая платформа I3S Biosciences использует роботизированную автоматизацию для высокопроизводительных скрининговых анализов, обрабатывая 105 микропланшетов без какого-либо вмешательства человека, повышая эффективность и уменьшая количество ошибок. Этот протокол обеспечивает более быстрый и воспроизводимый скрининг лекарств против Mycobacterium abscessus, помогая выявлять новые хиты. Он может выявить ключевые бактериальные мишени или функциональные группы соединений, давая представление как об успешных, так и о неудачных кандидатах.
Такой подход оптимизирует процесс разработки лекарств, направляя будущие исследования и ускоряя выявление потенциальных поражений против Mycobacterium abscessus.
Обзор
В данном исследовании разработан метод высокопроизводительного скрининга для Mycobacterium abscessus с использованием двойного репортерного штамма. Данный метод повышает эффективность скрининга препаратов против этой лекарственно-устойчивой бактерии.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Микробиология
- Разработка лекарственных препаратов
- Высокопроизводительный скрининг
Теоретические сведения
- Mycobacterium abscessus обладает высокой устойчивостью к антибиотикам.
- Традиционные методы скрининга лекарственных препаратов трудоемки и характеризуются низкой пропускной способностью.
- Высокопроизводительный скрининг необходим для поиска новых методов лечения.
- Существующие методы подвержены влиянию человеческого фактора и недостаточно эффективны.
Цель исследования
- Разработка масштабируемого протокола скрининга лекарственных средств для Mycobacterium abscessus.
- Повышение эффективности тестирования и ускорение поиска новых лекарственных препаратов.
- Оптимизация процесса разработки лекарственных средств для данного патогена.
Используемые методы
- Использование двойного репортерного штамма, излучающего люминесценцию и флуоресценцию.
- Внедрение роботизированной автоматизации для высокопроизводительного анализа.
- Оценка терапевтической эффективности без дополнительных этапов.
- Скрининг соединений с использованием системы высококонтентного имиджинга.
Основные результаты
- Несколько соединений продемонстрировали различную степень эффективности против Mycobacterium abscessus.
- Кларитромицин значительно снизил жизнеспособность бактерий.
- Роботизированная автоматизация повысила эффективность скрининга и сократила количество ошибок.
- Были получены данные о бактериальных мишенях и функциональных группах соединений.
Выводы
- Разработанный протокол позволяет ускорить скрининг лекарственных препаратов против Mycobacterium abscessus.
- Данный подход может помочь в поиске новых перспективных соединений для терапии.
- Он оптимизирует процесс разработки препаратов для лечения резистентных инфекций.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для отрасли
Высокопроизводительный скрининг лекарственных препаратов против Mycobacterium abscessus устраняет критический пробел в поиске противомикобактериальных средств, где традиционные методы ограничивают идентификацию перспективных соединений из-за низкой пропускной способности и высокой вариабельности. Интеграция штаммов с двойным репортером и роботизированная автоматизация повышают точность прогнозирования и ускоряют первичный отбор препаратов для борьбы с лекарственно-устойчивыми патогенами. Данная возможность имеет стратегическое значение для приоритизации портфеля разработок и снижения процента неудач на ранних стадиях создания противоинфекционных препаратов.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишени
- Позволяет быстро оценить эффективность соединений против высокорезистентных микобактерий.
- Обеспечивает функциональную валидацию мишени за счет двойного считывания показателей жизнеспособности бактерий.
- Способствует снижению механистических рисков благодаря количественным и воспроизводимым результатам.
- Повышает прогностическую достоверность при продвижении перспективных противоинфекционных соединений на ранних стадиях разработки.
Скрининг и разработка методов анализа
- Обеспечивает проведение стандартизированных анализов жизнеспособности без использования реагентов, подходящих для высокопроизводительных рабочих процессов.
- Снижает вариабельность анализа и влияние человеческого фактора за счет автоматизации и считывания данных с двух репортеров.
- Позволяет проводить масштабируемый скрининг больших библиотек соединений с минимальным ручным вмешательством.
- Подготавливает валидированные биологические системы для последующей оценки соединений и подтверждения хитов.
Трансляционные и доклинические исследования
- Согласует результаты скрининга in vitro с потребностями трансляционных антимикобактериальных исследований.
- Обеспечивает преемственность этапов от раннего поиска до отбора доклинических кандидатов для лечения резистентных инфекций.
- Предоставляет количественные данные для принятия обоснованных решений по продвижению препаратов в портфелях противоинфекционных средств с учетом рисков.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Этот высокопроизводительный анализ интегрируется в непрерывный процесс от поиска до идентификации перспективных соединений-лидеров, обеспечивая эффективную сортировку и приоритизацию антимикобактериальных соединений.
- Поисковая биология: Ускоряет проверку гипотез и выяснение механизмов сигнальных путей для лекарственно-устойчивых микобактерий.
- Скрининг: Обеспечивает воспроизводимые количественные измерения жизнеспособности для надежного ранжирования соединений.
- Аналитика: Позволяет получать данные в двух режимах (люминесценция и флуоресценция) для проведения сравнительного анализа при различных условиях.
- Трансляционные исследования: Связывает первичный скрининг с доклинической валидацией для трансляционно значимых патогенов.
- Корпоративное повторное использование: Создает масштабируемую, готовую к автоматизации платформу для текущих кампаний по поиску противоинфекционных средств.
Операционное и корпоративное влияние
- Научная ценность: Повышает прогностическую достоверность и снижает механистическую неопределенность при скрининге антимикобактериальных средств.
- Операционная ценность: Улучшает стандартизацию, воспроизводимость и пропускную способность за счет автоматизации и технологии двойного репортера.
- Стратегическая ценность: Обеспечивает более обоснованный выбор в пользу продолжения или прекращения разработок, а также экономически эффективное управление портфелем.
- Влияние на портфель: Способствует приоритизации с учетом рисков и продвижению кандидатов в противоинфекционные препараты.
Особенности реализации
- Требуется опыт работы в области высокопроизводительного имиджинга и культивирования микобактерий.
- Необходим доступ к роботизированным системам дозирования жидкостей и инфраструктуре автоматизированной микроскопии.
- Требуется межкомандная стандартизация протоколов анализа и конвейеров обработки данных.
- Адаптация метода для других моделей микобактерий или внутриклеточных патогенов может потребовать разработки репортерных штаммов.
- Пропускная способность и масштабируемость зависят от уровня автоматизации и аналитических мощностей.
