Bioneer utilizza il sistema ImageXpress Micro Confocal per l’imaging ad alto rendimento di modelli di malattia 3D

La sfida

Rivoluzione delle fasi iniziali della scoperta farmacologica nel campo dell’immuno-oncologia e della modellazione delle malattie neurodegenerative: imaging ad alto rendimento di modelli 3D delle malattie

Bioneer A/S è un fornitore danese di servizi basati sulla ricerca, che offre avanzati saggi cellulari, tecniche di istologia molecolare e servizi di scoperta di marcatori, produzione di proteine e sviluppo di farmaci. Fondata nel 1982, l’azienda ha sede a nord di Copenaghen e possiede altri due centri a Copenaghen e a Lund, in Svezia. La sua missione è quella di aumentare la competitività dei suoi clienti globali facilitando le fasi precoci esplorative di sviluppo di nuove soluzioni terapeutiche.

Christian Clausen, Direttore della divisione di Ricerca e Sviluppo di Bioneer, ha dichiarato: “Disponiamo di strutture di laboratorio all’avanguardia e di dipendenti con formazione scientifica impegnati a risolvere i progetti di R&S, da quelli più semplici a quelli molto complessi che coinvolgono varie discipline nella nostra organizzazione. Un ottimo esempio è costituito dai modelli di malattia 3D, in cui è necessario un approccio multidisciplinare per fornire ai clienti i dati ottenuti in contesti complessi, più simili a quelli esistenti in vivo.

Bioneer sviluppa modelli cellulari e saggi cellulari per altre aziende da molti anni con livelli di competenza sempre più elevati. L’azienda si è concentrata in particolare su modelli immunitari, modelli oncologici, modelli neurodegenerativi e su una serie di modelli di barriera (ad es. barriera ematoencefalica e modelli intestinali), oltre che sull’imaging quantitativo. Negli ultimi anni, è diventato sempre più chiaro che il trasferimento di questi modelli e queste tecnologie in una combinazione di configurazioni 3D e ad alto rendimento avrebbe offerto all’azienda una serie di nuovi metodi per risolvere progetti di scoperta farmacologica precoce per i suoi clienti.

Quattro anni fa, il team ha avviato programmi di sviluppo interno per trasferire i saggi cellulari e i modelli sviluppati in azienda in formati 3D, in configurazioni a rendimento semi-elevato per studi “proof-of-concept”. Questi sforzi hanno avuto grande successo e il team si trova attualmente in una fase in cui il prossimo passo consiste nell’implementazione di alcuni dei modelli in piattaforme di imaging 3D ad alto rendimento.

Dopo aver valutato diversi sistemi di imaging 3D ad alto rendimento, il team ha scelto il sistema di imaging ad alto contenuto ImageXpress Micro Confocal per portare avanti i propri studi nel campo dell’immuno-oncologia e delle malattie neurodegenerative.

La soluzione

Christian Clausen ha dichiarato: “Per Bioneer, è importante non solo avere i migliori modelli cellulari, ma anche disporre di apparecchiature di imaging e di analisi all’avanguardia per offrire supporto di alta qualità alle attività di ricerca dei nostri clienti. Riteniamo che le funzioni del sistema ImageXpress Micro Confocal siano adatte alle nostre esigenze e potenzieranno ulteriormente la nostra capacità di assistere le aziende biotecnologiche di piccole e medie dimensioni che non possiedono le conoscenze e/o le apparecchiature necessarie per eseguire queste analisi autonomamente e anche le grandi aziende farmaceutiche che hanno bisogno di aiuto per implementare la tecnologia internamente o sono alla ricerca di un partner esterno per gestire queste analisi nel processo di scoperta farmacologica.”

Sistema di imaging ad alto contenuto ImageXpress Micro Confocal

Dettagli

Prodotti utilizzati

Il sistema ImageXpress Micro Confocal è una soluzione ad alto contenuto che consente il passaggio dall’imaging in campo largo a quello confocale per l’analisi di cellule vive e fissate. Permette di acquisire immagini di alta qualità di interi organismi, tessuti spessi, modelli 2D e 3D ed eventi cellulari o intracellulari. La tecnologia confocale a disco rotante e la videocamera sCMOS consentono l’imaging di eventi rapidi e rari come il battito delle cellule cardiache e il differenziamento delle cellule staminali. Con il software MetaXpress, il sistema permette di eseguire numerose applicazioni di imaging confocale che vanno dallo sviluppo di saggi 3D agli screening.

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I risultati

Immuno-oncologia

Il team di Bioneer ha rilevato un aumento della richiesta e dell’interesse per modelli che non siano costituiti da un semplice monostrato di cellule (2D), ma in cui le cellule abbiano la possibilità di formare strutture che riproducano più fedelmente il microambiente tumorale osservato in vivo. Questi modelli includono anche l’auto-organizzazione con altri tipi cellulari come le cellule stromali. Le ricerche all’avanguardia nel campo dell’immuno-oncologia riguardano lo studio della funzione delle cellule immunitarie e della loro capacità di riconoscere e uccidere le cellule tumorali. Il team sta attualmente lavorando allo sviluppo di modelli di sferoidi tumorali 3D combinando le sue competenze nel settore dell’oncologia con la sua piattaforma di modellazione immunitaria. Utilizzando questo modello, i ricercatori saranno in grado di analizzare l’infiltrazione delle cellule immunitarie (linfociti T e NK) in diversi tumori. Grazie all’implementazione del sistema ImageXpress Micro Confocal, si propongono di sviluppare saggi ad alto rendimento per lo screening di varie piccole molecole e inibitori dei checkpoint allo scopo di valutare i loro effetti sugli sferoidi immuno-tumorali 3D. Inoltre, analizzeranno il meccanismo di azione delle cellule immunitarie durante il processo di distruzione degli sferoidi tumorali o di migrazione al loro interno, nonché l’influenza di diversi farmaci immuno-oncologici candidati.

Malattie neurodegenerative

Utilizzando cellule staminali pluripotenti indotte (induced Pluripotent Stem, iPS) umane, il team di Bioneer ha costruito modelli per varie malattie neurodegenerative come l’Alzheimer, il Parkinson e la demenza frontotemporale. I ricercatori sono già a buon punto nello sviluppo di vari saggi in grado di riflettere i diversi fenotipi specifici delle malattie in questi modelli. Questi saggi fenotipici potrebbero, ad esempio, permettere la caratterizzazione degli aggregati proteici, dell’errata localizzazione delle proteine, dell’autofagia, della mitofagia e della crescita neuritica. Come sistema “proof-of-principle” per la crescita neuritica, hanno sviluppato una linea cellulare iPS, in cui possono indurre l’espressione della proteina NGN2 che determina il differenziamento accelerato delle cellule in neuroni, con presenza di crescita neuritica già dopo 2-3 giorni. Il team sta ora implementando questo approccio sul sistema ImageXpress Micro Confocal per monitorare la crescita neuritica in configurazioni più avanzate. Inoltre, i ricercatori utilizzeranno fenotipi ben definiti, come l’alterazione della funzione dei lisosomi e l’autofagia cellulare, per configurare saggi di imaging 3D ad alto rendimento utilizzando il sistema ImageXpress Micro Confocal per l’analisi di composti farmaceutici che influiscono su questi processi.

Attualmente, la scoperta farmacologica si basa principalmente sull’uso di saggi ad alto rendimento con una finestra rilevante per la misurazione degli effetti dei farmaci candidati. In generale, si prevede che i modelli cellulari 3D possano rivoluzionare i risultati ottenuti nelle fasi iniziali della scoperta farmacologica, offrendo la possibilità di procedere a una selezione qualificata più precoce dei composti guida candidati e, di conseguenza, di migliorare la produttività nel settore di R&S. Bioneer gode di una posizione ottimale in questo campo in termini di competenze e tecnologie e sarà in grado di avere un impatto significativo sugli approcci alle fasi precoci della scoperta farmacologica sia nelle aziende biotecnologiche che nelle grandi società farmaceutiche. In particolare per quanto riguarda la modellazione nel campo dell’immuno-oncologia e delle malattie neurodegenerative, Bioneer sarà un partner ottimale con cui collaborare.

Coltura 3D biostampata di neuroni indeducibili analizzati con il sistema di imaging ad alto contenuto ImageXpress Micro Confocal. Verde = GFP. Ross = β-tubulina. Blu = Hoechst. Immagine per gentile concessione di Bioneer A/S.

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