Bioneer, 3D 질병 모델의 High-throughput 이미징에 ImageXpress Micro Confocal 이용

도전

면역 종양학 및 신경퇴행성 질환 모델링을 위한 초기 신약 개발의 혁신화: 질병의 3D 모델에 대한 high-throughput imaging

Bioneer A/S는 덴마크의 연구 기반 서비스 제공 업체로 고급 세포 분석, 분자 조직학 기법 및 생체표지자 발굴, 단백질 생산 및 약물 개발 서비스를 제공합니다. 원래 1982년에 설립된 이 회사의 본사는 코펜하겐 북부에 있으며 코펜하겐과 스웨덴 룬드에 또 다른 두 곳의 지점이 있습니다. 회사의 미션은 전 세계의 고객을 대상으로 새로운 치료 솔루션에 대한 탐색적인 조기 개발을 편리하게 하여 이들의 경쟁력을 높이는 것입니다.

Bioneer의 연구 및 개발 이사인 Christian Clausen이 말하길, “우리는 매우 단순한 것부터 매우 복잡한 프로젝트까지 다양한 분야의 R&D 프로젝트를 해결하고자 회사 전체에 최첨단 실험실 시설과 과학적으로 훈련된 직원을 보유하고 있습니다. 한 가지 멋진 예시는 3D 질병 모델인데, 이를 위해서는 고객에게 복잡하고 보다 생체 내 유사 환경의 데이터를 제공하기 위해 다학제적 접근법이 필요합니다.”

Bioneer는 축적된 숙련도로 수 년간 기업을 위한 세포 모델과 세포 assay를 개발해 왔습니다. 특히 면역 모델, 암 모델, 신경퇴행성 모델 및 다양한 장벽 모델(예: 혈액-뇌 장벽 및 장 모델)을 비롯해 정량적인 이미징에 초점을 두어 왔습니다. 최근 몇 년간 이러한 모델과 기술에서 3D 및 High-throughput 설정 결합으로의 이동이 점점 더 명확해지고 있어, 고객의 조기 신약 개발 프로젝트를 해결하는 여러 새로운 방식을 제시할 수 있게 되었습니다.

4년 전에, 연구팀은 인하우스 모델과 세포 assay를 개념 증명 연구의 반High-throughput 설정, 3D 형식으로 바꾸고자 내부 개발 프로그램을 시작하였습니다. 이러한 노력은 매우 성공적이었으며, 지금 연구팀은 다음 단계로 일부 모델만을 High-throughput 3D Imaging 플랫폼으로 구현하는 것만을 남겨두고 있습니다.

서로 다른 3D High-throughput Imaging 시스템을 평가한 뒤, 연구팀은 ImageXpress Micro Confocal High-Content Imaging 시스템을 선택하여 면역종양 및 신경퇴행성 질환 연구를 진보시켰습니다.

솔루션

Christian Clausen이 말하길, “Bioneer에 최고의 세포 모듈을 보유하는 것뿐만 아니라 최신 이미징 및 분석 장비를 보유하는 것도 고객에 대한 높은 정성적 연구 지원에 중요합니다. 우리는 ImageXpress Micro Confocal 시스템의 기능이 우리의 요구 사항에 부합한다고 믿으며, 이러한 분석을 내부적으로 수행할 노하우 및/또는 장비가 없는 중소 바이오테크 기업을 비롯하여 인하우스 기술 구현에 도움이 필요하거나 신약 개발 과정에서 이러한 분석을 처리할 외부 파트너를 찾고 있는 대형 제약회사를 보조하는 우리의 능력을 더 강화할 것이라고 생각합니다.”

ImageXpress Micro Confocal High-Content Imaging 시스템

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사용한 제품

ImageXpress Micro Confocal 시스템은 고정 및 Live Cell의 광시야 및 confocal imaging 간에 전환할 수 있는 high-content 솔루션입니다. 전체 유기체, 두꺼운 조직, 2D 및 3D 모델, 그리고 세포 또는 세포 내 사건의 고품질 이미지를 포착할 수 있습니다. 스피닝 디스크 공초점 및 sCMOS 카메라는 심장세포 박동과 줄기세포 분화와 같이 빠른 속도로 드물게 발생하는 사건의 이미징을 지원합니다. 이 시스템은 MetaXpress 소프트웨어를 통해 3D assay 개발에서 스크리닝에 이르기까지 다양한 confocal imaging 응용 분야를 지원합니다.

이 설정의 견적 요청

결과

면역종양학

Bioneer의 연구팀은 단순한 단층 세포(2D)가 아닌 in vivo 미세환경에서 관찰되는 종양과 더 밀접하게 유사한 구조를 형성할 가능성을 가진 세포에 대한 수요와 관심이 증가하는 것을 보았습니다. 여기에는 기질세포와 같은 다른 세포 유형을 이용한 자가 구조화가 포함됩니다. 면역종양학 분야의 최신 동향은 면역세포의 기능 및 암세포를 인식하고 죽이는 능력을 연구하는 것입니다. 종양학 능력을 면역 모델링 플랫폼과 결합한 3D 암 스페로이드 모델을 확립하는 작업이 현재 진행되고 있습니다. 이 모델을 이용하여 서로 다른 종양으로 침윤하는 면역세포(T세포 및 NK세포)를 분석할 수 있습니다. ImageXpress Micro Confocal의 도입으로, 연구팀은 3D 면역 Cancer Spheroid에 대한 효과를 가지는 다양한 작은 분자와 관문 억제제를 스크리닝하는 High-throughput assay를 확립하는 것을 목표로 합니다. 또한 면역세포의 작용 양상을 분석하여 암 스페로이드로 이동시키거나 죽이고, 다른 면역종양 후보약물의 효과를 분석합니다.

신경퇴행성 질환

Bioneer 팀은 인간 유도 만능 줄기세포(iPS)를 사용하여 알츠하이머병, 파킨슨병, 전두측두엽 치매와 같은 여러 신경퇴행성 질환에 대한 모델을 구축하였습니다. 이미 이러한 모델에서 질병 특이적 표현형을 반영한 다양한 assay를 개발하고 있습니다. 예를 들어, 이러한 표현형 분석은 단백질 응집체의 특성 분석, 단백질의 불국소화, 자가 포식, 미토파지 및 Neurite Outgrowth이 될 수 있습니다. Neurite Outgrowth의 원리 증명 시스템으로써, NGN2 단백질의 발현을 유도할 수 있는 iPS 세포주를 개발하여 2~3일 후에 Neurite Outgrowth가 이미 발생하도록 하여 세포에서 뉴런으로의 분화를 가속화하였습니다. 현재 연구팀은 ImageXpress Micro Confocal에서 이를 구현하여, 보다 고급 설정에서 Neurite Outgrowth를 모니터링합니다. 또한 리소좀의 변형된 기능 및 세포의 자가포식과 같이 잘 설명된 표현형을 사용하고, ImageXpress Micro Confocal로 이 과정에 영향을 미치는 약학적 화합물의 분석하는 High-throughput 3D Imaging assay를 설정합니다.

현재 신약 개발은 후보약물의 효과를 측정하기 위한 관련 창이 있는 high-throughput assay에 주로 의존합니다. 3d Cell Model이 초기 신약 개발의 결과물을 전반적으로 혁신할 것으로 예상되며, 더 적격의 후보 선도물질을 조기에 선택할 수 있는 가능성을 도출하여 R&D 생산성을 향상시킬 수 있습니다. Bioneer는 역량과 기술 측면에서 이 분야 최고의 관점을 보유하고 있어, 바이오테크 및 대형 제약사 모두의 초기 신약 개발 접근법에 상당한 영향을 미칠 수 있을 것입니다. 특히 면역종양학 및 신경퇴행성 질환 모델링에서, Bioneer는 함께 일할 최적의 파트너입니다.

ImageXpress Micro Confocal High-Content Imaging 시스템에서 분석된 유도성 뉴런의 바이오 프린트 3D 배양. 녹색 = GFP. 적색 = β-튜블린. 청색 = Hoechst. 이미지 제공: Bioneer A/S.

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