ImageXpress Micro 4システムで
メカノ医薬 探索スクリーニングを実施
企業/大学
Forcyte Biotechnologies社
チームメンバー
Ivan Pushkarsky, PhD, Co-Founder, President
Enrico Cortes, BS, Research Associate
Yao Wang, PhD, Sr. Scientist
Junyi Zhao, MS, Lead Engineer
使用製品
ImageXpress Micro 4ハイコンテントイメージングシステム
課題
Forcyte Biotechnologies, Inc.は、HTSアッセイのエンドポイントとして細胞収縮力の表現型スクリーニングを行う創薬新興企業です。同社は、蛍光マイクロパターンが埋め込まれた軟質フィルム底面を持つ独自のマイクロプレートを製造・使用しており、これに数千個の細胞が同時に接着し、収縮(または圧縮)します。薬剤存在下でのマイクロパターン収縮の光学的測定により、薬剤が細胞の力発生を調節するかどうかに関する機能的データが得られ、細胞力学を調節する新規薬剤(メカノ医薬)の発見が可能になります。たとえば、気道平滑筋細胞が発生する力を安全に低減する薬剤は、気管支拡張を介して喘息を治療する新たな治療候補となり得ます。このスクリーニング手法は、標的に依存しない形で、高血圧、早産、過活動膀胱、心不全など、異常な細胞力発生(メカニカル疾患)を示す疾患に対する薬剤の探索を可能にする、独自のアプローチです。
FLECSプレートと呼ばれるこれらのマイクロプレートは、目的の細胞が接着できるよう適切な接着分子と、収縮を観察するのに十分な柔軟性を持つ剛性を備えて製造されます。その後、Forcyte社は最大4種類の異なる細胞集団を各ウェルに同時に播種します。これらの細胞集団は、2種類の細胞質染色の有無によって構成される独自の光学バーコードにより識別されます。細胞は薬剤とともにインキュベートされ、所定のタイミングでプレートをイメージングし、スクリーニング結果を読み取ります。
研究チームは次のようなイメージングシステムを必要としていました:
- 384ウェルプレート全体を1プレートあたり20分以内で迅速にイメージング
- 4つの蛍光チャンネルでイメージング:マイクロパターン、核色素、細胞質色素1、細胞質色素2
- 機械的活性の低下を防ぐため、インキュベーター環境を維持
- 非常に高品質で迅速なオートフォーカスを提供
- テラバイト級の画像データを効率的に整理・管理
解決策
Forcyte社は、モレキュラーデバイスのImageXpress® Micro 4システムと環境制御アドオンを使用して、細胞収縮の4ウェイマルチプレックススクリーンを実行するという目標を達成しました(4つの異なる光学的にバーコード化されたヒト細胞タイプで同時に)。レーザーベースのオートフォーカスは、ミリ秒単位の時間スケールで、マイクロパターンの特徴、細胞核、細胞質色素への迅速かつロバスト性のフォーカシングを可能にしました。迅速なステージ移動と相まって、この能力により、384ウェルのFLECSプレート全体(4チャンネルすべてを含む)の画像取得が、十分な露光時間で16分以内に完了しました。重要なのは、このイメージングシステムが、マイクロパターンのサイズ変化の微細な違いを観察するのに十分な空間解像度で、ウェル全体(384ウェルの全領域を1枚の画像で)の画像を取得することです。384ウェルFLECSプレートの詳細については、Forcyte Biotechnologiesのウェブサイトをご覧ください。
使用製品
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ImageXpress Micro 4 ハイコンテントイメージングシステム
ImageXpress® Micro 4ハイコンテントイメージングシステムは、ハイスループット、ワイドフィールドイメージャーで、生物全体や細胞または細胞内イベントの画像を取得することができます。特許取得済みの高速フレームレートテクノロジーを搭載しており、心筋細胞におけるカルシウムオシレーションなどの高速生物学的プロセスをキャプチャすることができます。高度な設定が可能で、研究ニーズの変化にアダプターで対応できます。利用可能なオプションには、共焦点、明視野、位相差、液体ハンドリング、環境制御などがあります。
結果
収縮経路は組織や細胞種間で保存されているという古くからの考えにもかかわらず、非常に組織特異性の高い細胞収縮阻害剤が存在することが示されました。言い換えれば、下図に描かれているように、マルチプレックス形式のシステムを用いると、ある細胞型では収縮を有意に阻害しますが、他の少なくとも3つの細胞型では阻害しないヒット薬が発見されます。この方法により、Forcyte社は、様々な機械的疾患に対するファースト・イン・クラスの薬剤の開発に向けて、特異性カウンタースクリーンを組み込んだ世界最大のメカノ医薬・ディスカバリー・キャンペーンを行うことができます。