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Forcyte Biotechnologies utilizza il sistema ImageXpress Micro 4 come ausilio per eseguire screening nel campo della meccano-medicina

"Avevamo bisogno di un sistema in grado di mantenere le cellule meccanicamente attive e di eseguire allo stesso tempo l’imaging rapido di intere piastre a 384 pozzetti in 4 canali con eccezionale messa a fuoco automatica, bilanciando accuratamente campo visivo e risoluzione, per aiutarci a effettuare i più ampi screening mai realizzati a livello mondiale nel campo della meccanomedicina"

Forcyte Biotechnologies, Inc.

Ivan Pushkarsky, PhD, Co-fondatore, Presidente

Enrico Cortes, BS, Ricercatore associato

Yao Wang, PhD, Ricercatore senior

Junyi Zhao, MS, Ingegnere responsabile

Sistema di imaging ad alto contenuto ImageXpress Micro 4

La sfida

Forcyte Biotechnologies, Inc. è una startup nel campo della scoperta farmacologica che esegue screening fenotipici della forza contrattile delle cellule come endpoint dei saggi HTS. L’azienda produce e utilizza esclusive micropiastre con fondo in film morbido dotate di micropattern fluorescenti incorporati a cui migliaia di cellule aderiscono simultaneamente e poi si contraggono (o si comprimono). Le misurazioni ottiche della contrazione dei micropattern in presenza di un farmaco forniscono dati funzionali sulla sua capacità di modulare la generazione di forze cellulari, permettendo di scoprire nuovi medicinali meccano-modulanti (meccanomedicina). Ad esempio, un farmaco in grado di ridurre in maniera sicura le forze generate dalle cellule muscolari lisce delle vie respiratorie potrebbe rappresentare un nuovo composto terapeutico candidato per il trattamento dell’asma mediante broncodilatazione. Questo approccio di screening offre anche l’esclusiva possibilità di scoprire farmaci per condizioni quali l’ipertensione, il travaglio pretermine, la vescica spastica, l’insufficienza cardiaca o altri disturbi caratterizzati dalla generazione di forze cellulari anomale (malattia meccanica), senza conoscere i target specifici.

Dopo aver fabbricato queste micropiastre chiamate FLECS-plate, con la molecola adesiva appropriata per supportare l’adesione delle cellule bersaglio prescelte e la rigidità necessaria per garantire una flessibilità sufficiente per l’osservazione della contrazione, Forcyte seminerà insieme fino a quattro diverse popolazioni cellulari in ciascun pozzetto della piastra. Queste sono distinguibili per mezzo di un codice a barre ottico univoco costituito dalla presenza o mancanza di 2 coloranti citoplasmatici. Le cellule vengono poi incubate con un farmaco fino al momento di eseguire l’imaging della piastra e leggere i risultati sullo schermo.

Il team aveva bisogno di un sistema di imaging che fosse in grado di:

  • Acquisire rapidamente le immagini di un’intera piastra a 384 pozzetti in meno di 20 minuti per piastra
  • Acquisire le immagini in 4 canali fluorescenti: micropattern, colorante nucleare, colorante citoplasmatico 1, colorante citoplasmatico 2
  • Mantenere l’ambiente di un incubatore per evitare la perdita di attività meccanica
  • Garantire una messa a fuoco automatica estremamente rapida e di alta qualità
  • Organizzare terabyte di immagini

Forcyte Biotechnologies utilizza il sistema ImageXpress Micro 4 come ausilio per eseguire screening nel campo della meccanomedicina

La soluzione

Forcyte è riuscita a raggiungere il suo obiettivo eseguendo screening multiplex a 4 vie della contrazione cellulare (contemporaneamente in 4 diversi tipi di cellule umane contrassegnate con codici a barre ottici) utilizzando il sistema ImageXpress® Micro 4 di Molecular Devices con funzioni aggiuntive di controllo ambientale. L’autofocus basato su laser ha permesso la messa a fuoco rapida, ma affidabile delle nostre strutture con micropattern, dei nuclei cellulari e dei coloranti citoplasmatici su una scala temporale di millisecondi. Abbinata con la rapida mobilità del tavolino portaoggetti, questa funzionalità ha facilitato l’acquisizione delle immagini di un’intera FLECS-plate a 384 pozzetti, con un tempo di esposizione sufficiente in tutti e quattro i canali, in meno di ~16 minuti. Un aspetto importante è che il sistema acquisisce immagini di interi pozzetti (intera area di 384 pozzetti in una immagine) con risoluzione spaziale sufficiente per l’osservazione di piccolissime differenze nelle variazioni delle dimensioni dei micropattern. Scoprite di più sulle piastre FLECS-plate a 384 pozzetti sul sito web di Forcyte Biotechnologies.

I risultati

Forcyte ha utilizzato con successo questo sistema, insieme a componenti per l’automazione, per eseguire lo screening di fino a 30.000 combinazioni cellula-farmaco al giorno; i risultati ottenuti hanno dimostrato che nonostante la convinzione di vecchia scuola che le vie contrattili siano conservate tra tessuti e tipi cellulari diversi, esistono inibitori della contrazione cellulare che sono altamente tessuto-specifici. In altre parole, l’uso del sistema in formato multiplex, descritto nella figura qui di seguito, ha permesso di scoprire composti che inibiscono in maniera significativa la contrazione in un tipo cellulare, ma non in almeno altri tre. Questo metodo sta permettendo a Forcyte di realizzare il più vasto programma al mondo di scoperta nel campo della meccanomedicina, con contro-screening di specificità integrati, allo scopo di sviluppare farmaci capostipite per una serie di malattie meccaniche.

4-way-multiplexed-cellular-contraction
cell-type-contraction

Riferimenti bibliografici

https://forcytebio.com/