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Forcyte Biotechnologies utilise le système ImageXpress Micro 4 pour exécuter des criblages de découverte de mécano-médicaments

« Nous avions besoin d’un système qui pouvait maintenir les cellules mécaniquement actives tout en évaluant rapidement par imagerie des plaques de 384 puits dans 4 canaux avec un autofocus exceptionnel, équilibrant avec minutie le champ et la résolution, afin de nous permettre d’exécuter les plus grands criblages du monde pour la découverte de mécano-médicaments »

Forcyte Biotechnologies, Inc.

Ivan Pushkarsky, PhD, Co-fondateur, Président

Enrico Cortes, BS, Chercheur associé

Yao Wang, PhD, Chercheur principal

Junyi Zhao, MS, Ingénieur principal

Système d'imagerie haut contenu ImageXpress Micro 4

Le défi

Forcyte Biotechnologies, Inc. est une start-up spécialisée dans la découverte de médicaments réalisant un criblage phénotypique de la force contractile des cellules comme point final d’un test HTS. La société fabrique et utilise des microplaques uniques à fonds en film souple enchâssés dans des micromotifs fluorescents auxquels des milliers de cellules adhèrent simultanément, puis se contractent (ou se compriment). Les mesures optiques de la contraction des micromotifs en présence de médicament fournissent des données fonctionnelles pour savoir si un médicament module la génération d'une force cellulaire, permettant la découverte d’un nouveau médicament mécano-modulaire (mécano-médicament). Par exemple, un médicament qui se révèle réduire en toute sécurité les forces générées par les cellules des muscles lisses des voies respiratoires peut devenir un nouveau médicament candidat pour traiter l’asthme par le biais de la bronchodilatation. Cette approche de criblage permet également de façon unique la découverte de médicaments indépendamment des cibles pour des affections telles que l’hypertension, le travail prématuré dans les accouchements, la vessie spastique, l’insuffisance cardiaque et toute autre affection présentant une génération de force cellulaire anormale (maladie mécanique).

Après avoir fabriqué ces microplaques, appelées plaques FLECS, avec la molécule adhésive appropriée pour soutenir l’adhérence des cellules cibles de choix, et la rigidité nécessaire afin d’offrir une flexibilité suffisante pour observer la contraction, Forcyte ensemence jusqu’à quatre populations cellulaires distinctes dans chaque puits de la plaque. La distinction se fait avec un code-barres optique unique consistant en la présence ou l’absence de 2 colorants cytoplasmiques. Les cellules sont alors incubées avec un médicament jusqu’à l’évaluation par imagerie de la plaque et la lecture des résultats de la recherche.

L’équipe avait besoin d’un système d’imagerie qui pouvait :

  • Rapidement évaluer par imagerie une plaque de 384 puits en moins de 20 minutes par plaque
  • Image dans 4 canaux fluorescents : micromotifs, colorant nucléaire, colorant cytoplasmique 1, colorant cytoplasmique 2
  • Maintenir l’environnement de l’incubateur pour empêcher la perte de l’activité mécanique
  • Fournir un autofocus exceptionnellement rapide et de haute qualité
  • Mettre en place des téraoctets d’images

Forcyte Biotechnologies utilise le système ImageXpress Micro 4

La solution

Forcyte a atteint son objectif qui était de réaliser des criblages multiplex à 4 voies de la contraction cellulaire (de façon simultanée dans 4 types de cellules humaines distincts avec codes-barres optiques) en utilisant le système ImageXpress® Micro 4 de Molecular Devices avec des modules complémentaires de contrôle de l’environnement. L’autofocus par laser a permis une mise au point rapide mais robuste sur nos micromotifs, les noyaux cellulaires et les colorants cytoplasmiques à l’échelle de la milliseconde. Associée à sa mobilité rapide, cette fonction a facilité l’acquisition des images d’une plaque FLECS de 384 puits, dont les quatre canaux, à des temps d’exposition suffisants en moins de 16 minutes environ. En outre, le système fait l’acquisition d’images des puits entiers (les 384 puits en une seule image) avec une résolution spatiale suffisante pour observer les variations infimes de la taille des micromotifs. En savoir plus sur les plaques FLECS de 384 puits sur le site Web Forcyte Biotechnologies.

Les résultats

Forcyte a utilisé ce système avec succès, avec des composants d’automatisation, pour découvrir jusqu’à 30 000 associations cellule-médicament par jour. Les résultats montrent que, malgré l’ancienne croyance selon laquelle les voies de contraction sont conservées dans les tissus et les types de cellules, il existe des inhibiteurs de la contraction cellulaire qui sont hautement spécifiques à un tissu. En d’autres termes, en utilisant le système au format multiplex, illustré dans la figure ci-dessous, nous découvrons des éléments qui inhibent significativement la contraction dans un type de cellule, mais pas dans au moins trois autres. Cette méthode permet à Forcyte de réaliser la plus grande campagne de découverte de mécano-médicaments du monde, avec des contre-criblages à spécificité intégrée orientés vers le développement de médicaments de première qualité pour de nombreuses maladies mécaniques.

Criblages multiplex à 4 voies de la contraction cellulaire
Contraction dans un type de cellule