Neuroscienze
e la neurobiologia
Promuovere l’innovazione nelle neuroscienze con modelli neurali derivati da iPSC, rilevanti per l’essere umano, e l’automazione basata sull’intelligenza artificiale
Progressi delle ricerche nell’ambito delle neuroscienze e della neurobiologia con modelli rilevanti per l’essere umano e l’automazione basata sull’intelligenza artificiale
Molecular Devices si impegna a far progredire il campo delle neuroscienze e della neurobiologia attraverso soluzioni innovative che consentono ai ricercatori di esplorare la complessa struttura cerebrale e le reti neurali. Le nostre tecnologie all’avanguardia e le nostre piattaforme complete sono progettate per supportare un’ampia gamma di aree di ricerca, dai processi cellulari e molecolari alle malattie neurodegenerative e alla neurofarmacologia.
Siamo all’avanguardia nella ricerca guidata dall’IA nel campo delle neuroscienze con l’automatizzazione di flussi di lavoro complessi per modelli neurali 3D e lo sviluppo automatizzato e riproducibile di organoidi cerebrali da modelli derivati da cellule staminali pluripotenti indotte (Induced Pluripotent Stem Cells, iPSC). Utilizzando funzionalità analitiche avanzate e l’automazione basata sull’apprendimento automatico, le nostre soluzioni aiutano i ricercatori a gestire problematiche cruciali negli studi sul cervello e sul sistema nervoso centrale (SNC), per ottenere risultati affidabili in aree di ricerca diverse.
Comprendere le neuroscienze e il panorama della ricerca neurobiologica
L’aumento dei disturbi neurologici e la necessità di modelli rilevanti per l’essere umano
Leggi l’articolo Neuroscienze: Bridging the gap between cell-based and human research (Colmare il divario tra la ricerca basata su cellule e la ricerca nell’uomo)
I disturbi neurologici sono in aumento, colpiscono fino a un miliardo di persone e stanno diventando una delle principali cause di disabilità e decesso. Sostanze chimiche presenti nell’ambiente come il piombo, il metilmercurio e gli organofosfati, inoltre, sono collegate a problemi di sviluppo neurologico, come disturbi comportamentali e cognitivi, tra cui l’ADHD, i disturbi dello spettro autistico e un quoziente intellettivo inferiore, evidenziando le lacune nei test di sicurezza. La neurotossicità rappresenta altresì una considerazione importante durante lo sviluppo dei farmaci, la potenziale causa di costosi ritardi e insuccessi nelle sperimentazioni.
È necessario accelerare la ricerca per comprendere queste malattie a livello cellulare e molecolare in modo da migliorare i trattamenti e la prevenzione. I metodi avanzati che utilizzano organoidi derivati da iPSC e saggi di imaging ad alta resa offrono modelli accurati per studiare i disturbi neurologici, testare le sostanze chimiche e sviluppare farmaci sicuri.
Comprendere l’ambito di studio delle neuroscienze e della neurobiologia
Lo studio delle neuroscienze è incentrato sul cervello, sul midollo spinale e sui neuroni, una rete di cellule nervose sensoriali e motorie. I ricercatori ne esaminano la struttura, la funzione e lo sviluppo per capire come cooperano per influenzare i pensieri, le emozioni e i comportamenti. La neurobiologia, di contro, è lo studio dei componenti fisici del sistema nervoso a livello cellulare e molecolare, con particolare attenzione alla sua struttura, ai suoi meccanismi e al suo impatto sui sistemi motorio e sensoriale, sul comportamento, sull’apprendimento, sulla memoria e sulle emozioni.
Lo studio delle basi cellulari e molecolari della neurobiologia e delle neuroscienze fornisce informazioni approfondite sul sistema nervoso. Studiando la struttura e la funzione dei neuroni e delle cellule gliali, esplorando processi come la neurogenesi, la trasmissione sinaptica e la trasduzione dei segnali, gli scienziati puntano a comprendere i meccanismi della funzione neurale. Queste ricerche favoriscono anche lo sviluppo di terapie innovative per disturbi neurologici come Alzheimer, Parkinson, sclerosi multipla, depressione e altre malattie neurologiche e psichiatriche.
Guardate il webinar on-demand: gli organoidi possono sbloccare la patologia delle lesioni cerebrali traumatiche
Il passaggio verso modelli iPSC, sistemi neurali 3D e automazione basata sull’IA
Il passaggio a modelli rilevanti per l’essere umano e l’IA nella ricerca neuroscientifica
Leggi l’articolo Gli organoidi promettono di accelerare la ricerca su Parkinson e Alzheimer e la scoperta farmacologica
La richiesta di dati più predittivi, rilevanti per i pazienti, sta ridefinendo il modo in cui studiamo i disturbi neurologici e sviluppiamo le terapie. Per quanto preziosi, i tradizionali modelli animali hanno dei limiti nel replicare la fisiologia umana e i meccanismi delle malattie. Questo ha determinato un cambio di prospettiva verso modelli in vitro rilevanti per l’essere umano, soprattutto quelli derivati dalle cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) che offrono più accuratezza fisiologica e maggior potenziale traslazionale per la ricerca e lo sviluppo di farmaci.
Al tempo stesso, l’IA sta rivoluzionando le neuroscienze automatizzando flussi di lavoro complessi, rendendo disponibili funzionalità analitiche avanzate e rivelando nuove informazioni da dati ad alto contenuto. Le piattaforme alimentate dall’IA sono ormai essenziali per lo sviluppo di modelli riproducibili, lo screening ad alto rendimento e l’analisi quantitativa delle attività neurali e dei meccanismi delle malattie.
Metodologia dei flussi di lavoro automatizzati per organoidi cerebrali derivati da cellule staminali pluripotenti indotte umane (human Induced Pluripotent Stem Cell, hIPSC)
I flussi di lavoro manuali per la coltura di modelli neurali 3D sono laboriosi, inclini alla variabilità e difficilmente migliorabili. La nostra automazione basata sull’IA semplifica questi processi, consentendo agli scienziati di standardizzare i protocolli e potenziare lo sviluppo degli organoidi cerebrali con maggiore efficienza e riproducibilità. Questo cambio di prospettiva sblocca ed amplia la rilevanza fisiologica dei modelli 3D, definendo un punto di svolta nella trasformazione digitale delle ricerche neuroscientifiche.
- Superamento della variabilità delle colture cellulari
Il sistema di coltura cellulare automatizzato CellXpress.ai automatizza lo sviluppo degli organoidi, minimizzando l’intervento manuale e gli errori sistematici degli operatori, aspetti fondamentali per una crescita uniforme delle cellule e la differenziazione di modelli neurali derivati da iPSC. Il risultato è una base di modelli 3D riproducibili pronti per uno screening avanzato.
- Analisi dimensionale funzionale
La piattaforma consente analisi funzionali ad alta resa altrimenti impossibili da effettuare normalmente.- Screening ad alto contenuto (HCS) – Il sistema ImageXpress HCS.ai fornisce risultati affidabili e riproducibili per lo screening ad alto rendimento acquisendo immagini dettagliate di saggi complessi come l’analisi delle reti neuronali e lo screening della neurotossicità.
- Saggi funzionali in tempo reale: Il sistema FLIPR Penta si integra perfettamente per consentire studi dettagliati in tempo reale di attività neurali e meccanismi patologici complessi usando modelli derivati dalle iPSC umane.
Un flusso di lavoro automatizzato, completamente integrato, per gli organoidi cerebrali, dalla coltura alla valutazione funzionale e morfologica.
Un piattaforma completa, integrata, per la ricerca neuroscientifica e la scoperta farmacologica guidata dall’intelligenza artificiale
La nostra piattaforma completa e integrata di soluzioni neuroscientifiche è progettata per accelerare la scoperta e lo sviluppo di farmaci attraverso un flusso di lavoro automatizzato e ininterrotto. Connettendo sistemi di punta, tra cui il sistema automatizzato di coltura cellulare CellXpress.ai, il sistema ImageXpress HCS.ai e il software di analisi delle immagini IN Carta, questa soluzione offre una riproducibilità e una scalabilità senza precedenti, dall’approvvigionamento di iPSC e lo sviluppo di organoidi (Fase 1-2) fino all’integrazione di dati basata sull’intelligenza artificiale e ai risultati finali delle ricerche (Fase 6-7). Questo approccio olistico semplifica i saggi complessi, consente lo screening ad alto rendimento per la neurotossicità e le attività funzionali e supporta infine applicazioni critiche in ambiti come malattie neurodegenerative, neuroinfiammazione e validazione del target farmacologico.
Soluzioni neuroscientifiche per area di ricerca e impatto sul mondo reale
Il sistema CellXpress.ai consente una coltura riproducibile a lungo termine di neurosfere e organoidi cerebrali derivati da iPSC umane, consentendo la modellazione di malattie come Alzheimer e Parkinson.
I sistemi ImageXpress HCS.ai e FLIPR Penta permettono la caratterizzazione funzionale e morfologica, includendo analisi dell’oscillazione del calcio e dinamiche di rete.
Il sistema FLIPR Penta supporta uno screening rapido e scalabile dell’efficacia e della sicurezza di composti in modelli neurali, con l’acquisizione automatizzata dei dati e analisi basate sull’IA.
I lettori per micropiastre SpectraMax® iD3s/iD5e con software SoftMax Pro forniscono letture quantitative per saggi farmacologici.
Il sistema ImageXpress HCS.ai consente l’imaging multiplex e l’analisi delle interazioni delle cellule immunitarie con le cellule neurali, includendo microglia e astrociti in colture 3D.
Flussi di lavoro personalizzabili consentono lo studio delle risposte neuroinfiammatorie e l’immunomodulazione per malattie e modelli di lesioni attraverso la segmentazione delle immagini e l’analisi fenotipica basate sull’intelligenza artificiale.
Il sistema CellXpress.ai automatizza la coltura e la differenziazione delle cellule progenitrici neurali derivate da iPSC in organoidi 3D e microtessuti, supportando studi di neurogenesi, migrazione e maturazione.
Il sistema ImageXpress HCS.ai e il software IN Carta consentono l’imaging ad alto contenuto e l’analisi di pietre miliari dello sviluppo, crescita neuritica e formazione di reti con monitoraggio e quantificazione guidati dall’intelligenza artificiale.
I sistemi FLIPR® Penta e ImageXpress HCS.ai consentono saggi funzionali per la neurotossicità ad alta resa usando neuroni derivati da iPSC umane e neurosfere 3D
I saggi includono l’analisi dell’oscillazione del calcio, la quantificazione della crescita neuritica e la profilazione della vitalità, basandosi sempre sull’intelligenza artificiale, per una valutazione rapida e obiettiva.
Il sistema ImageXpress HCS.ai e il software IN Carta consentono analisi quantitative automatizzate dell’attività delle reti neuronali, della connettività e della morfologia in colture 2D e 3D.
Il sistema FLIPR Penta fornisce letture funzionali in tempo reale dell’attività delle reti attraverso saggi del flusso di calcio, con riconoscimento di pattern e mappatura delle reti basati sull’IA.
Applicazioni principali della ricerca neuroscientifica
Risorse recenti
Domande frequenti
D1: In che modo l’IA migliora la ricerca neuroscientifica e neurobiologica?
A: L’IA automatizza flussi di lavoro complessi, consente un’analisi rapida e oggettiva di dati ad alto contenuto e svela schemi e informazioni che sarebbero altrimenti difficili o impossibili da individuare manualmente. Ciò consente una maggiore riproducibilità e scalabilità, favorendo le scoperte della ricerca neuroscientifica.
D2: Quali sono i vantaggi dell’uso di modelli derivati da iPSC umane nella ricerca neuroscientifica e neurobiologica?
A: I modelli derivati da iPSC umane offrono sistemi rilevanti dal punto di vista fisiologico che imitano fedelmente la biologia del cervello umano, superando i limiti dei tradizionali modelli animali. Consentono ai ricercatori di studiare i meccanismi delle malattie, testare i composti e sviluppare terapie con maggiore accuratezza e potenziale traslazionale.
D3: In che modo l’automazione migliora i flussi di lavoro della neuroscienza e della neurobiologia?
A: L’automazione semplifica processi complessi come la coltura cellulare, l’imaging e l’analisi dei dati, riducendo la variabilità manuale e aumentando la riproducibilità. Le piattaforme automatizzate consentono esperimenti ad alta resa, permettendo ai ricercatori di focalizzare l’attenzione sulla scoperta e di accelerare il ritmo dell’innovazione.
D4: Quali aree di ricerca possono beneficiare delle soluzioni di Molecular Devices?
A: Le nostre soluzioni supportano un’ampia gamma di aree di ricerca, tra cui modellazione delle malattie neurodegenerative, neurofarmacologia, neuroimmunologia, neurosviluppo, screening della neurotossicità e analisi delle reti neuronali.
D5: Quali risorse sono disponibili per i ricercatori interessati alle soluzioni neuroscientifiche di Molecular Devices?
A: Offriamo webinar, poster scientifici, note applicative e casi di studio su argomenti vari tra cui modellazione delle malattie, neurotossicità e flussi di lavoro automatizzati. I ricercatori possono anche contattare i nostri team per ricevere supporto e linee guida personalizzati.
Siete pronti per dare un’accelerazione alle vostre ricerche neuroscientifiche con soluzioni basate sull’intelligenza artificiale? Contattateci per scoprire come le nostre piattaforme automatizzate possono trasformare i vostri flussi di lavoro.
Promuovi la scoperta farmacologica con la biologia 3D rilevante per l’essere umano
Trasformiamo insieme i paradigmi, aiutando i ricercatori a superare i modelli tradizionali con soluzioni di biologia 3D automatizzate ed espandibili.
Dal nostro sistema CellXpress.ai™ per la coltura cellulare ad alta produttività ai modelli di organoidi che rispecchiano in modo più accurato la biologia umana, consentiamo di ottenere informazioni affidabili e riproducibili in una fase più iniziale del processo di sviluppo dei farmaci. Riduci le perdite, valuta l’efficacia e prendi decisioni più intelligenti, più velocemente.
Collaboriamo per creare flussi di lavoro più prevedibili e consentire con fiducia il progresso della ricerca scientifica rilevante per l’essere umano.
Risorse per soluzioni di neuroscienze e neurobiologia
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Il nostro impegno nella ricerca nel campo delle neuroscienze e della neurobiologia
Molecular Devices offre strumenti per lo screening ad alto rendimento (sistema FLIPR®), elettrofisiologia (Patch-Clamp Axon™), e l’imaging cellulare (sistemi di imaging ad alto contenuto ImageXpress), che sono essenziali per condurre studi approfonditi per far progredire la ricerca in neuroscienze cellulari e neurobiologia.