3D疾患モデルのハイスループットなイメージングに
ImageXpress Micro Confocalを使用
企業／大学
Bioneer社
チームメンバー
クリスチャン・クラウゼン、ビョルン・ホルスト
使用製品
ImageXpress Micro Confocalハイコンテントイメージングシステム
課題
免疫腫瘍学と神経変性疾患モデリングのための早期創薬に革命を起こす： 疾患3Dモデルのハイスループット画像化
Bioneer A/S社は、デンマークの研究機関であり、高度な細胞アッセイ、分子組織学技術、バイオマーカー創薬、タンパク質生産、創薬開発サービスを提供している。1982年に設立され、コペンハーゲン北部に本社を置き、コペンハーゲンとスウェーデンのルンドにも拠点を持つ。同社の使命は、新たな治療ソリューションの早期探索的開発を促進することにより、グローバルな顧客の競争力を高めることである。
ビオネールの研究開発担当ディレクター、クリスチャン・クラウゼンは、次のように述べている。「当社には、最先端の研究施設と科学的訓練を受けた従業員がおり、非常に単純なものから非常に複雑なプロジェクトまで、組織全体の複数の分野が関与する研究開発プロジェクトの解決に努めています。このような複雑で、より生体内に近い環境から得られたデータをお客様に提供するためには、多分野にまたがるアプローチが必要です」。
バイオネアは長年にわたり、企業向けに細胞モデルや細胞アッセイを開発し、熟練を積み重ねてきた。特に、免疫モデル、がんモデル、神経変性モデル、各種バリアモデル（血液脳関門モデル、腸関門モデルなど）、定量イメージングに注力してきた。近年、これらのモデルや技術を3Dとハイスループットを組み合わせたセットアップに移行させることで、顧客の創薬初期プロジェクトを解決するさまざまな新しい方法が得られることが、ますます明らかになってきた。
4年前、チームは社内で開発プログラムを開始し、社内のモデルや細胞アッセイを、概念実証研究のためのセミハイスループット構成で3Dフォーマットに移行させた。こうした努力は大きな成功を収め、チームは現在、モデルのいくつかをハイスループット3Dイメージング・プラットフォームに導入する段階に来ている。
さまざまな3Dハイスループット画像システムを評価した結果、研究チームは免疫腫瘍学と神経変性疾患研究を進めるためにImageXpress Microハイコンテントイメージングシステムを選択した。
解決策
Christian Clausen 氏は、「Bioneer 社にとって最良の細胞モデルを用意することは重要であるばかりでなく、当社の顧客に質の高い研究サポートを提供するために、最先端のイメージング装置と解析装置を用意することも重要です。ImageXpress®マイクロコンフォーカルシステムの機能は、当社のニーズに合致しており、これらの解析を社内で行うノウハウや設備を持たない中小規模のバイオテクノロジー企業や、この技術を社内に導入するための支援を必要としている大手製薬企業、あるいは創薬プロセスにおいてこれらの解析を担当する外部パートナーを探している大手製薬企業を支援する能力をさらに高めると確信しています。
「ImageXpress®マイクロ共焦点システムの機能は当社のニーズに合致しており、中小規模のバイオ企業を支援する当社の能力をさらに高めるものと確信しています。」
使用製品
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ImageXpress Micro Confocal ハイコンテントイメージングシステム
ImageXpressマイクロコンフォーカルシステムは、固定細胞や生細胞のワイドフィールドイメージングとコンフォーカルイメージングを切り替えることができるハイコンテントソリューションです。生物全体、厚い組織、2Dおよび3Dモデル、細胞や細胞内イベントの高画質画像を撮影することができます。スピニングディスクコンフォーカルカメラとsCMOSカメラにより、心細胞の拍動や幹細胞分化のような高速で希少なイベントのイメージングが可能。MetaXpress®ソフトウェアにより、3Dアッセイ開発からスクリーニングまで、多くの共焦点イメージングアプリケーションが可能になります。
結果
免疫腫瘍学
ビオネアの研究チームは、単なる単層細胞（2D）ではなく、細胞がin vivoで見られる腫瘍微小環境により近い構造を形成する可能性を持つモデルに対する需要と関心が高まっていることを実感している。これには間質細胞のような他の細胞タイプとの自己組織化も含まれる。免疫腫瘍学分野の最先端は、免疫細胞の機能と、がん細胞を認識して死滅させる能力を研究することである。彼らは現在、腫瘍学の能力と免疫モデリング・プラットフォームを組み合わせて、3Dがんスフェロイド・モデルの確立に取り組んでいる。このモデルを使うことで、さまざまな腫瘍への免疫細胞（T細胞やNK細胞）の浸潤を解析できるようになる。ImageXpress Micro Confocalの導入により、3D免疫がんスフェロイドに対する様々な低分子化合物やチェックポイント阻害剤の効果をスクリーニングするハイスループットアッセイの確立を目指す。また、免疫細胞ががんスフェロイドを死滅させたり遊走したりする作用機序や、さまざまな免疫腫瘍薬候補の影響についても解析する予定である。
神経変性疾患
ヒト人工多能性幹細胞（iPS細胞）を用いて、ビオネアの研究チームはアルツハイマー病、パーキンソン病、前頭側頭型認知症などの神経変性疾患のモデルを構築した。彼らはすでに、これらのモデルにおける疾患特異性表現型を反映したさまざまなアッセイ法の開発に向かっている。このような表現型アッセイには、例えば、タンパク質の凝集、タンパク質の局在異常、オートファジー、マイトファジー、神経突起伸長などの特徴が考えられる。神経突起伸長の原理実証システムとして、研究チームは、NGN2タンパク質の発現を誘導できるiPS細胞株を開発した。この細胞株は、ニューロンへの分化を促進し、2～3日後にはすでに神経突起伸長が起こっている。研究チームは現在、これをImageXpress Micro Confocalに実装し、より高度なセットアップで神経突起伸長をモニターしている。研究チームはまた、リソソームの機能変化や細胞のオートファジーなど、よく説明されている表現型を利用して、ImageXpress Micro Confocalを用いたハイスループット3Dイメージングアッセイをセットアップし、これらのプロセスに影響を与える医薬品化合物を分析する予定である。
創薬は現在、候補薬の効果を測定するための適切なウィンドウを持つハイスループットなアッセイに主に依存している。一般的に、3Dセルモデルは、創薬初期のアウトプットに革命をもたらすと期待されており、より適格なリード候補の早期選択、ひいては研究開発の生産性向上につながる可能性があります。バイオベンチャーと大手製薬企業の両方において、早期創薬のアプローチに大きな影響を与えることができます。特に、免疫腫瘍学と神経変性疾患のモデリングにおいて、ビオネアは最適なパートナーとなるでしょう。
ImageXpress®マイクロコンフォーカルハイコンテントイメージングシステムで解析した誘導性ニューロンのバイオプリント3D培養。緑＝GFP。赤＝β-チューブリン。青＝ヘキスト。画像提供：Bioneer A/S.
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