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En Forcyte Biotechnologies utilizan el sistema ImageXpress Micro 4 como ayuda en la realización de cribados para el descubrimiento de “mecanofármacos”

“Necesitábamos un sistema que pudiera mantener las células mecánicamente activas mientras se adquirían imágenes rápidamente de placas de 384 pocillos completas en 4 canales con un autoenfoque excepcional, resolución y campo de visión cuidadosamente equilibrados y que nos ayudara a ejecutar los cribados más grandes del mundo para el descubrimiento de mecanofármacos”.

Forcyte Biotechnologies, Inc.

Ivan Pushkarsky, PhD, cofundador y presidente

Enrico Cortes, BS, investigador asociado

Yao Wang, PhD, Sr. investigadora sénior

Junyi Zhao, MS, ingeniero jefe

Sistema de adquisición de imágenes de alto contenido ImageXpress Micro 4

El reto

Forcyte Biotechnologies, Inc. es una compañía dedicada al descubrimiento de fármacos que realiza cribados fenotípicos de la fuerza contráctil de las células como criterio de valoración en ensayos de HTS. La empresa fabrica y utiliza microplacas exclusivas con fondos de película blanda incrustados con micropatrones fluorescentes a los que se adhieren simultáneamente miles de células que, a continuación, se contraen. Las mediciones ópticas de la contracción de los micropatrones en presencia de fármacos proporciona datos funcionales sobre si un fármaco modula la generación de fuerzas celulares, lo que permite el descubrimiento de nuevos medicamentos mecanomoduladores (mecanofármacos). Por ejemplo, un fármaco que reduce de forma segura las fuerzas generadas por las células del músculo liso de las vías respiratorias puede constituir un nuevo candidato terapéutico para tratar el asma mediante broncodilatación. Esta estrategia de cribado también permite excepcionalmente descubrir agonistas de dianas de fármacos para afecciones como la hipertensión, parto prematuro, vejiga hiperactiva, fallo cardíaco o cualquier otra afección que suponga la generación anómala de fuerzas celulares (enfermedades mecánicas).

Después de fabricar estas placas, llamadas FLECSplates, con la molécula de adhesión adecuada para mantener la adhesión de las células diana elegidas, y rigidez para proporcionar suficiente flexibilidad como para observar la contracción, Forcyte siembra cuatro poblaciones celulares distintas a la vez en cada pocillo de la placa. Esto se puede distinguir mediante un código de barras óptico único que consiste en la presencia o ausencia de 2 colorantes citoplásmicos. A continuación, las células se incuban con un fármaco hasta que sea el momento de tomar imágenes de la placa y leer los resultados del cribado.

El equipo necesitaba un sistema de adquisición de imágenes que pudiera:

  • Tomar imágenes rápidamente de una placa de 384 pocillos entera en menos de 20 minutos por placa
  • Tomar imágenes en 4 canales de fluorescencia: micropatrones, colorante nuclear, colorante citoplásmico 1 y colorante citoplásmico 2
  • Mantener el entorno de un incubador para evitar la pérdida de actividad mecánica
  • Proporcionar un autoenfoque excepcionalmente rápido y de gran calidad
  • Organizar terabytes de imágenes

En Forcyte Biotechnologies utilizan el sistema ImageXpress Micro 4 como ayuda en la realización de cribados para el descubrimiento de mecanofármacos

La solución

Forcyte logra su objetivo de realizar cribados multiplexados de 4 vías de la contracción celular (simultáneamente en 4 tipos de células humanas con códigos de barras ópticamente distintos) utilizando el sistema ImageXpress® Micro 4 de Molecular Devices con complementos de control del entorno. El autofoco mediante láser permite un enfoque rápido pero sólido de nuestros micropatrones, los núcleos de las células y los colorantes citoplasmáticos en una escala de tiempo de milisegundos. Junto con su rápida movilidad de la platina, esta función facilita la adquisición de imágenes de una FLECSplate de 384 pocillos completa, incluidos los cuatro canales en tiempos de exposición suficientes en menos de ~16 minutos. Es de destacar que el sistema adquiere imágenes de pocillos completos (área de 384 pocillos completos en una única imagen) con suficiente resolución espacial como para observar diferencias mínimas en los cambios de tamaño de los micropatrones. Más información sobre las FLECSplates de 384 pocillos en el sitio web de Forcyte Biotechnologies.

Los resultados

Forcyte ha utilizado con éxito este sistema, junto con componentes de automatización, para realizar cribados de hasta 30 000 combinaciones de célula-fármaco al día, con resultados que demuestran que, a pesar de la creencia de la antigua escuela de que las vías contráctiles se conservan entre tejidos y tipos celulares, existen inhibidores de la contracción celular que son altamente específicos de tejido. En otras palabras, utilizando el sistema en formato multiplexado, representado en la siguiente figura, descubrimos compuestos que inhiben significativamente la contracción en un único tipo celular, pero no en al menos otros tres tipos. Este método está permitiendo a Forcyte realizar la campaña de descubrimiento de mecanofármacos más grande del mundo, con contracribados de especificidad integrados dirigidos al desarrollo de los primeros fármacos para una serie de enfermedades mecánicas.

contracción-celular-multiplexada-4-vías
contracción-tipo-de-célula