Impact du marquage cellulaire sur la découverte des médicaments

Avez-vous déjà entendu le vieil adage « Une image vaut mille mots » ? En ce qui concerne le marquage cellulaire , ce dicton est particulièrement vrai. Le marquage cellulaire est un test multiplexé haut contenu à base d'images et utilisé pour le profilage cytologique. L’idée est de « peindre » ou de colorer autant de cellules que possible pour obtenir une image représentative de la cellule. Un logiciel d’analyse d’images automatisé est ensuite utilisé pour extraire des centaines à des milliers de caractéristiques quantitatives de la cellule, offrant un profil phénotypique riche. Ici, nous avons mis en lumière ce test émergent à haut contenu basé sur l’image et l’impact qu’il a sur la découverte de médicaments.

Faire progresser le domaine de la découverte de médicaments

Ces dernières années, Cell Painting a gagné en popularité dans un large éventail de domaines de recherche. Par exemple, vous pouvez éliminer ou surexprimer des gènes et regarder leur profil phénotypique pour mieux comprendre les fonctions et les voies d’un gène spécifique.

La découverte de médicaments est un autre domaine dans lequel le marquage cellulaire fait vraiment des progrès significatifs. Il peut être utilisé pour identifier les cibles, la toxicité des molécules ou des composés étudiés. Il peut également être utilisé pour obtenir des informations sur les différents mécanismes d’action ou voies de signalisation. En outre, vous pouvez tester des composés dans différentes lignées cellulaires et évaluer les effets des médicaments sur des organes potentiellement différents. Il existe des études dans lesquelles le marquage cellulaire a été utilisé pour cribler des composés pharmacologiques dans des lignées cellulaires de cancer du sein. Dans ces cas, l’application potentielle est dans le contexte de la médecine personnalisée. En examinant les profils que ces composés produisent, les chercheurs pourraient identifier le traitement le plus adapté pour un sous-type clinique spécifique.

Comme nous le savons tous, le processus de découverte de médicaments est très coûteux. Il faut généralement environ dix ans et le taux d’attrition est élevé, ce qui rend très difficile la mise sur le marché d’un médicament. Recursion Pharma est un excellent exemple d’entreprise qui ouvre vraiment la voie à l’avancement du processus de découverte de médicaments grâce au marquage cellulaire. Ils ont mis en œuvre leur propre pipeline spécial d’apprentissage machine pour identifier les obstacles potentiels à la découverte de médicaments. L’entreprise a été fondée en 2013. Elle a déjà quatre candidats dans les essais 2 cliniques de phase et six autres candidats dans la phase 1.

Avantages de l’utilisation du marquage cellulaire par rapport aux tests de marquage cellulaire traditionnels

Le marquage cellulaire ou profilage phénotypique est différent de la plupart des tests classiques de criblage par image, car vous lancez un tamis beaucoup plus large pour recueillir autant de données que possible. En d’autres termes, elle est objective. Dans les tests de criblage traditionnels, les scientifiques utilisent des approches basées sur des hypothèses, ce qui signifie qu’ils analyseraient normalement certaines cibles spécifiques dans leur test et mesureraient quelques caractéristiques. À l’inverse, avec le marquage cellulaire, vous rassemblez toutes les informations à l’aide d’un test standardisé*. Étant donné que l’étude ne se limite pas à une hypothèse ou à des informations préexistantes, les tests de profilage augmentent la possibilité de nouvelles découvertes. En outre, les données recueillies à partir d’une expérience peuvent potentiellement être utilisées pour des expériences futures. Ces données peuvent être extraites différemment pour étudier d’autres processus biologiques.

Le test de marquage cellulaire est également très adaptable à différentes applications, de l’étude de la fonction génétique à l’identification de composés thérapeutiques potentiels pour le SARS-CoV-2. Il a également été démontré qu’il convient à une utilisation sur différents types de cellules. Cela peut être utile pour évaluer les effets des composés ou des substances chimiques environnementales sur la physiologie humaine.

En substance, le test de marquage cellulaire est très riche en données, très multiplexé et aussi complet que possible. Le laboratoire Carpenter du Broad Institute résume le mieux  : « Mesurez tout, posez des questions plus tard ».

* Le test standard de marquage cellulaire référencé ici est issu de Gustadottir et al2013. Depuis, d’autres travaux ont été publiés en utilisant différents colorants adaptés à leur étude spécifique.

Choisir le bon système d’imagerie haut contenu et le bon logiciel d’analyse pour le marquage cellulaire

La flexibilité, la vitesse et l’extraction des caractéristiques sont des facteurs clés à prendre en compte lors du choix d’un système d’imagerie haut contenu et d’un logiciel d’analyse à utiliser pour votre test de marquage cellulaire. Les plateformes d’imagerie haut contenu telles que le système ImageXpress® Confocal HT.ai , dernier-né de notre gamme de systèmes d’imagerie cellulaire , peuvent être utilisées dans la partie imagerie d’un test de marquage cellulaire. En fait, le travail pionnier sur le marquage cellulaire est né du laboratoire Carpenter du Broad Institute utilisant notre système ImageXpress. Les colorants ont été optimisés pour les ensembles de filtres que nous avons dans notre système.

Nos imageurs sont très flexibles et peuvent être configurés pour répondre à des exigences de test spécifiques avec des options confocales à large champ et diverses. L’un des goulots d’étranglement pour le marquage cellulaire est la vitesse d’imagerie, car les images sont acquises à partir d’une plaque 384 à puits et neuf sites sont généralement évalués par imagerie dans chaque puits. Multipliez cela par cinq canaux et vous obtenez une grande quantité de données. Nous proposons des solutions qui permettent d’améliorer les vitesses d’acquisition des images, telles que différentes caméras et sources de lumière laser. Nos instruments sont également compatibles avec l’automatisation robotisée qui transfère les plaques dans et hors de l’imageur afin que vous puissiez générer des données en continu.

Extraction des caractéristiques à l’aide du protocole d’analyse du logiciel IN Carta

Comme un test de marquage cellulaire produit des objets de différentes formes et tailles qui sont généralement encombrés ou regroupés, l’extraction de caractéristiques sans biais (c.-à-d. la segmentation) peut constituer un obstacle pour la partie analyse d’images du flux de travail. Pour vous aider à surmonter ce défi, notre logiciel d’analyse d’images IN Cartaκ comprend un module d’apprentissage machine profond appelé SINAP, qui permet une segmentation d’image plus précise et une plus grande reproductibilité des données. Et comme l’algorithme SINAP apprend à segmenter en demandant aux utilisateurs de dessiner simplement l’image, elle est accessible à un large éventail d’utilisateurs, des débutants aux experts en logiciels plus qualifiés.

En savoir plus sur nos solutions d’analyse et d’imagerie haut contenu utilisées pour le marquage cellulaire. Voir les pages du système ImageXpress Confocal HT.ai et du logiciel IN Carta.

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