創薬と医薬品開発 3D細胞モデルなどを用い、創薬研究を効率化
スループットと再現性を最大化し創薬研究を拡大させる
新しく作られる医薬品のうち9割は成功しません。この原因の一つに、複雑なヒトの生物学を忠実に模倣していない2次元細胞培養によって評価が行われていることがあります。そのため薬剤の可能性が正確に予測できず、薬剤開発にかかる時間が長期化しています。
しかし創薬の状況は変わりつつあります。生理学的に関連した3D細胞モデルを中心に、細胞株開発や疾患モデルを活用したハイスループットスクリーニングが広がってきました。なぜなら、患者の病態やヒト臓器を忠実に模倣した細胞モデル系を研究に用いることで、より正確な評価が可能になるからです。
私たちのオルガノイドイノベーションセンターは、自動化された細胞株開発と3D生物学のワークフローが一体となっています。
創薬初期段階におけるハイスループットスクリーニングの重要性
ハイスループットスクリーニング（HTS）では、生物学的標的に対し化合物ライブラリーセットを試験します。1000回の生化学反応を再現し、広範囲の濃度を用いて10万種類の化合物ターゲットを評価することが可能です。創薬初期段階では、化合物が動物モデルに毒性作用を引き起こすことなく、どの程度の濃度範囲であれば望ましい結果になるか、あるいは細胞の変化を阻害したり促進したりできるかを確認します。特定の化合物の有効性を決定するためには、さまざまな生化学的。細胞的、イオンチャンネル的アッセイが行われます。調査される生化学反応には、タンパク質活性、結合効率、細胞毒性または表現型の変化、さらに細胞シグナル伝達の読み出しなども含まれます。
3D生物学ワークフローのための自動化されたエンド・ツー・エンドのソリューション
創薬の成果を出すためには、候補薬剤の効果を測定するためのハイスループットアッセイが必要です。3D細胞モデルは、リード候補の早期選択を適切にし、研究開発の生産性を向上させることにより、創薬初期のアウトプットに革命的な変化をもたらすことを期待されています。
モレキュラー・デバイスは、マイクロプレートリーダーやハイコンテンツイメージングシステム、クローンピッキング技術、および高度な解析ソフトウェアを、インキュベーションやリキッドハンドリングなどのラボオートメーションと統合することで、より優れた実験を推進し、創薬の手助けをします。
創薬と医薬品開発を支援する製品・サービス
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CellXpress.ai
自動細胞培養システム
機械学習とデータに裏付けられた自動処理による次世代細胞培養システム
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FLIPR Penta
ハイスループットセルベーススクリーニングシステム
リード化合物の同定および化合物の安全性評価を目的とした
ハイスループットカイネティックスクリーニングに理想的なシステム -
Axon Instruments
パッチクランプアンプ
単一チャンネル、全細胞、2電極記録からのパッチクランプ増幅器
＊Axon Instrumentsパッチクランプアンプは日本国内では
インターメディカル社(http://www.intermedical.co.jp) が取り扱っております。 -
細胞イメージング
システム
自動デジタル顕微鏡から最新の機械学習解析ソフトウェアを備えたハイスループット共焦点イメージングシステムまで、ハイコンテントイメージングと解析ソリューション
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マイクロプレートリーダー
ソリューション
高感度で堅牢なマイクロプレートリーダーと直感的で使いやすいデータ取得・解析ソフトウェアソリューションで生産性を向上
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クローンスクリーニング
システム
抗体探索および細胞株開発のためのクローンスクリーニング/単細胞分離ソリューション
創薬・開発プロセスを最適化する注目の研究テーマ
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2Dから3Dへの細胞培養
最近、創薬や疾患モデリングに3D細胞モデルを使用する方向にシフトしています。多くの研究が、2Dモデルよりも3Dモデルの方が生体内環境をよりよく模倣し、生理学的に関連性の高いデータを提供することを示しているからです。
記事：2Dから3D細胞培養への移行：Molecular DevicesのJayne HesleyとJeff McMillanへのインタビュー >
ウェビナー：Molecular DevicesとMIMETAS社のコラボレーションによる3D細胞イメージング入門セミナー >
ウェビナー：ハイコンテントアッセイの3Dへの移行：科学的機会と画像化の課題 > -
3D細胞イメージングと分析
3次元（3D）細胞モデルは生理学的に適切であり、生体内で起こる組織の微小環境、細胞間相互作用、生物学的プロセスをより忠実に表現します。
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3D細胞モデル
3D細胞培養モデルは、構造、細胞組織、細胞-細胞間および細胞-マトリックス間の相互作用、生理学的により関連した拡散特性など、ヒト組織の側面を忠実に再現できるという利点がある。3D細胞アッセイの活用は、2D細胞培養と全動物モデルとのトランスレーショナルなギャップを超えて、研究やスクリーニング・キャンペーンに付加価値をもたらす。生体内環境の重要なパラメーターを再現することで、3Dモデルは、試験管内での幹細胞や発育中の組織の挙動についてユニークな洞察を提供することができます。
Organ-on-a-chip >
オルガノイド >
スフェロイド > -
セルヘルス
細胞生存能とは、集団中の健全な細胞の数を指し、酵素活性、細胞膜の完全性、ATP産生、その他の指標を測定するアッセイを用いて評価することができます。これらの方法は、一般的な細胞生存能、あるいは特異的な細胞経路の指標として、発光測定、蛍光測定、比色分析を用いることができます。細胞毒性アッセイや細胞生存率アッセイは、薬剤や他の治療法の効果を評価するためにしばしば用いられ、新しい治療法を探索する上で貴重なツールであると同時に、正常な細胞がどのように機能するかについての理解を深めるものです。
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セルペイント
セルペイントは、細胞学的プロファイリングに用いられるハイコンテント、マルチプレックスイメージベースアッセイです。セルペインティングアッセイでは、最大6種類の蛍光色素を用いて、核、小胞体、ミトコンドリア、細胞骨格、ゴルジ装置、RNAなど、細胞のさまざまな構成要素を標識します。目標は、細胞全体の代表的なイメージを捉えるために、細胞のできるだけ多くを「塗る」ことです。
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細胞シグナル伝達
細胞シグナル伝達は、細胞が環境に応答し、他の細胞とコミュニケーショ ンをとることを可能にします。細胞表面に存在するタンパク質は、周囲からシグナルを受け取り、シグナル伝達経路を含む一連の受容体、キナーゼ、転写因子、その他の制御タンパク質を介して細胞内に情報を伝達することができます。多細胞生物は、細胞や組織の適切な成長、調節、機能を調整するために、広範なシグナル伝達経路に依存しています。細胞間あるいは細胞内のシグナリングに異常が生じると、不適切な細胞応答が癌やその他の疾患を引き起こす可能性があります。
広範なシグナル伝達経路を通じて起こる細胞応答を測定するために、多くのツールが開発されてきました。一例として、Gタンパク質共役型受容体（GPCR）シグナル伝達は、蛍光色素を用いてモニターできるカルシウム流動アッセイから、TR-FRETによって評価される下流のエフェクター分子の変化まで、様々なアッセイを用いて研究することができます。
SpectraMax® Miniマルチモードマイクロプレートリーダーでデュアルルシフェラーゼレポーター遺伝子活性を測定します >
SpectraMaxリーダーを用いたHTRF IP-One Gqアッセイ >
FLIPR Tetraシステムを用いたFLIPRカリウムアッセイキットによるhERGチャネルブロッカーの特性評価 > -
疾患モデル
疾患モデル系は、単純な2次元細胞培養から複雑なモデル生物まで、その複雑さと規模は多岐にわたります。モデル生物はin vivoの状況を提供するが、コストがかかることが多く、ヒトの生物製剤を表現できないことがあります。一方、従来の2次元細胞培養システムは長年使用されてきたが、生体組織に見られる複雑な3次元構造や細胞間相互作用を表現するには限界がありました。その結果、3次元細胞培養は、疾患モデル化のための魅力的なモデル系として浮上してきました。
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標識不要アッセイ
従来の創薬スクリーニングアッセイは、細胞の健康に有害であり、データのインテグリティを損なう相互作用につながる可能性があります。蛍光アッセイ、発光アッセイ、放射性アッセイは貴重なデータを提供することができる一方で、重大な欠点もあります。スクリーニングの進歩に伴い、標識不要のアッセイが開発され、色素や特殊な試薬を必要とせず、より効率的で破壊の少ない方法で、目的のターゲットについて生きた細胞を測定できるようになりました。
ヒト白血病U937細胞に対する化合物の細胞毒性および抗増殖活性の直接スクリーニング >
IN Carta SINAPアプリケーションモジュールによる標識不要の細胞セグメンテーション >
ラベルフリーイメージングアプリケーションにおけるCloneSelect Imagerの多様な有用性 >
iPS細胞および3Dオルガノイド培養のラベルフリーライブモニタリングのためのディープラーニングベースの画像解析 >
がん患者由来オルガノイドの新しいアッセイ法 >
スフェロイドの成長と形態の定量化 > -
プラスミド生産
プラスミドは、染色体DNAとは独立して機能する小さな環状DNA分子である。分子生物学の中心的存在であり、遺伝子の研究、操作、生産を可能にし、分子クローニング、遺伝子治療、ワクチン開発において重要な役割を果たしています。
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幹細胞研究
多能性幹細胞は、発生生物学の研究に使用したり、臓器特異性細胞のソースとして分化させ、スライド上やマルチウェルプレート上でライブまたは固定細胞ベースアッセイに使用することができます。ImageXpressシステムは、幹細胞分化の追跡から品質管理、特異的細胞種の機能測定まで、幹細胞研究者のワークフローのあらゆる部分で有用です。
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毒物学
毒物学は、天然または人工の化学物質が生体に及ぼす悪影響を研究する学問です。環境中や使用する製品に含まれる化学物質にさらされる機会が増えている今日、毒性学への関心が高まっています。
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