In che modo il Cell Painting sta lasciando il segno nella scoperta farmacologica

Chi non ha mai sentito la vecchia massima “Un'immagine vale più di mille parole”? Quando si tratta di Cell Painting , questo dire è particolarmente vero. Il Cell Painting è un saggio multiplex ad alto contenuto basato su immagini, utilizzato per la profilazione citologica. L'idea è quella di “dipingere” o macchiare la maggior parte della cellula per ottenere un'immagine rappresentativa della cellula. Il software di analisi delle immagini automatico viene quindi utilizzato per estrarre da centinaia a migliaia di caratteristiche quantitative della cellula, fornendo un profilo fenotipico ricco. Qui, abbiamo fatto luce su questo test emergente ad alto contenuto basato su immagini e sull’impatto che sta avendo sulla scoperta di farmaci.

Avanzamento del campo della ricerca farmacologica

Negli ultimi anni, Cell Painting ha acquisito popolarità in una vasta gamma di aree di ricerca. Ad esempio, si possono sminuire o sovraesprimere i geni e guardare il loro profilo fenotipico per avere un’impugnatura sulle funzioni e sui percorsi di un gene specifico.

La rinvenzione dei farmaci è un’altra area in cui la pittura cellulare sta davvero facendo passi significativi. Può essere utilizzato per identificare i target, la sfissicità nelle molecole o nei composti che vengono studiati. Può anche essere utilizzato per ottenere informazioni sui diversi meccanismi di azione o vie di segnalazione. Inoltre, è possibile testare i composti in diverse linee cellulari e valutare gli effetti dei farmaci su potenzialmente diversi organi. Ci sono studi in cui la pittura cellulare è stata utilizzata per sottoporre a vaglio i composti farmacologici nelle linee di cellule di carcinoma del seno. In questi casi, la potenziale applicazione si trova nel contesto della medicina personalizzata. Guardando i profili che questi composti producono, i ricercatori potrebbero identificare il trattamento più adatto per uno specifico sottotipo clinico.

Come tutti noi sappiamo, il processo di indagine dei farmaci è molto costoso. In genere ci vogliono circa dieci anni e ha un elevato tasso di attrito, rendendo molto difficile portare un farmaco sul mercato. Recursion Pharma è un ottimo esempio di azienda che sta davvero aprendo la strada al progresso del processo di scoperta farmacologica attraverso Cell Painting. Hanno implementato la propria speciale linea di macchina per identificare potenziali colpi per la ricerca tossicologica. L'azienda è stata fondata nel 2013 e ha già quattro candidati nelle sperimentazioni 2 cliniche di fase e altri sei candidati nella Fase 1.

I vantaggi dell'uso della pittura cellulare rispetto ai tradizionali test di marcatura cellulare

La pittura cellulare o la profilazione fenotipica è diversa dalla maggior parte dei classici test di selezione basati su immagini perché si sta producendo una rete molto più ampia per raccogliere quanti più dati possibili. In altre parole, è imparziale. Nei tradizionali test di screening, gli scienziati utilizzano approcci basati sull’ipotesi, il che significa che normalmente analizzerebbero alcuni target specifici nel loro test e misurerebbero una manciata di caratteristiche. Al contrario, con Cell Painting si raccolgono tutte le informazioni utilizzando un test standardizzato*. Poiché lo studio non è limitato a un’ipotesi o a informazioni preesistenti, i test di profilazione aumentano l’opportunità di nuove scoperte. Inoltre, i dati raccolti da un esperimento possono potenzialmente essere utilizzati per gli sperimenti futuri. Questi dati possono essere estratti in modo diverso per studiare altri processi biologici.

Il test Cell Painting è inoltre molto adattabile a diverse applicazioni, dallo studio della funzione del gene all’identificazione di potenziali composti terapeutici per il SARS-CoV-2 . È stato inoltre dimostrato che è adatto per l'uso su diversi tipi di celle. Ciò è potenzialmente utile per valutare gli effetti dei composti o delle sostanze chimiche ambientali sulla fisiologia dell’uomo.

In pratica, il test Cell Painting è molto ricco di dati, molto multiplexed e il più accurato possibile. Il laboratorio Carpenter dell’Istituto di Largo riassume meglio: “Misura tutto, fai domande più tardi”.

* Il test di pittura cellulare standard a cui si fa riferimento qui è di Gustadottir et al 2013. Da allora, sono state pubblicate altre opere che utilizzano diversi coloranti adatti per il loro specifico studio.

Scelta del sistema di imaging ad alto contenuto e del software di analisi per la pittura cellulare

Flessibilità, velocità ed estrazione delle funzioni sono fattori chiave da considerare quando si sceglie un sistema di imaging ad alto contenuto e un software di analisi da utilizzare per il test di pittura cellulare. Le piattaforme di imaging ad alto contenuto, come il sistema ImageXpress® Confocal HT.ai, l’ultima aggiunta al nostro portafoglio di sistemi di imaging cellulare, possono essere utilizzate nella porzione di imaging di un test di pittura cellulare. In effetti, il lavoro pioniere sulla pittura cellulare è nato dal laboratorio Carpenter presso l’Istituto di ampio spettro che utilizza il nostro sistema ImageXpress. I coloranti sono stati ottimizzati per i set di filtri che abbiamo nel nostro sistema.

I nostri imager sono molto flessibili e possono essere configurati per soddisfare requisiti di test specifici con widefield e varie opzioni confocali. Uno dei colli di bottiglia per la pittura cellulare è in velocità di immagine, perché le immagini vengono acquisite da una piastra 384 a pozzetto e nove centri sono tipicamente rappresentati in ciascun pozzetto. Moltiplicare questo per cinque canali e si ottiene una grande quantità di dati. Offre soluzioni che aiutano a migliorare la velocità di acquisizione delle immagini, come diverse videocamere e sorgenti luminose laser. I nostri strumenti sono inoltre compatibili con l'automazione robotica che trasferisce le piastre dentro e fuori dall' imager in modo da poter generare continuamente dati.

Estrazione delle funzioni mediante il protocollo di analisi del software IN Carta

Poiché un test di Cell Painting produce oggetti di varie forme e dimensioni che sono in genere affollati o raggruppati insieme, l'estrazione di caratteristiche imparziali (cioè, la segmentazione) può rappresentare un ostacolo per la parte di analisi delle immagini del flusso di lavoro. Per superare questa difficoltà, il nostro software di analisi delle immagini IN Cartaý include un modulo di macchina chiamato SINAP, che consente una segmentazione delle immagini più accurata e una maggiore riproducibilità dei dati. E poiché l'algoritmo SINAP apprende a segmentare semplicemente facendo in modo che gli utenti si basino sull'immagine, è accessibile a una vasta gamma di utenti, dai principianti agli esperti di software più competenti.

per saperne di più sulle nostre soluzioni di imaging e analisi ad alto contenuto utilizzate per la pittura cellulare . Visualizzare le pagine del sistema ImageXpress Confocal HT.ai e del software IN Carta.

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