إذن ماذا تفعل هناك في الجامعة؟ الفصل الرابع عشر: دع الروبوت يعمل، في فحص الأدوية المرشحة للطب الشخصي

التقيت بالدكتور ليوناردو سولمسكي لأسأله عما يجري هناك في الجامعة.

التقيت بالدكتور ليوناردو سولمسكي لأسأله عما يجري هناك في الجامعة.

قبل بضعة أشهر أجريت مقابلة مع شارون ليفلر، طالبة الدكتوراه في مجموعة البروفيسور ميغيل فايل في قسم أبحاث الخلايا والمناعة في كلية علوم الحياة في جامعة تل أبيب، حول موضوع تطوير نموذج بحثي للأمراض "اليتيمة". . في نهاية المقابلة، أخبرني شارون عن نظام آلي جديد وفريد ​​من نوعه تم تركيبه في مختبرهم ويمكنه اختبار تأثير عدد كبير من المواد على الخلايا "المريضة" بسرعة وكفاءة من أجل العثور على أدوية جديدة.

الدكتور سولمسكي هو المسؤول عن تشغيل المختبر المسمى بمنشأة فحص الخلايا للطب الشخصي. قمت بزيارته لسماع المزيد عن عمله الفريد. حصل على المعرفة بالتكنولوجيا خلال فترة تدريبه في العديد من المختبرات في الخارج، وخاصة في جامعة هارفارد.

ولد الدكتور سولمسكي في الأرجنتين وهاجر إلى إسرائيل في عام 2003. وهو عالم كيمياء حيوية وصيدلي وعالم أحياء وأجرى أطروحة الدكتوراه في كلية علوم الحياة بجامعة تل أبيب. متزوج وله طفل، وفي أوقات فراغه يحب قضاء الوقت مع عائلته أو الجري أو تشغيل الموسيقى.

ليوناردو، إذن ماذا تفعل هناك؟

الغرض العام للمختبر هو اختبار وفرز المواد والعثور على أدوية مرشحة للأمراض التنكسية العصبية والأمراض النادرة في بعض الأحيان (APBD، ALS، FD، MNGIE، وما إلى ذلك)، وبالتالي فهي ليست هدفًا لشركات الأدوية ("يتيمة"). الأمراض). ويتم العمل باستخدام نظام محوسب فريد يتكون من عدة أجهزة تنسق مع بعضها البعض. تسمى طريقة العمل بفحص المحتوى العالي، حيث يتم تصوير الخلايا المريضة تحت عدد كبير من العلاجات المختلفة وبمساعدة الصور، يتم البحث عن تغييرات في المعلمات المختلفة التي ستشير إلى تحسن الحالة. ورغم أننا كنا أول من استورده إلى إسرائيل، إلا أن هناك اليوم أنظمة أخرى. ومع ذلك، ما زلنا الوحيدين الذين قاموا بدمج الروبوت مع نظام جمع الصور والحاضنة. وهذا يعني أن العملية تتم بشكل تلقائي من لحظة إدخال الخلايا حتى استلام البيانات من التصوير.

أخبرني عن النظام

يشتمل النظام على روبوت يقوم بعمليات ميكانيكية لتحضير العينات المقاسة، وجهاز يسمى "IN Cell Analyzer 2000" قادر على التقاط عدد كبير من الصور بأطوال موجية مختلفة في وقت قصير، وحاضنة أوتوماتيكية تسمح للخلايا بالنمو بطريقة يتم التحكم فيها بواسطة الروبوت، وبرنامج للتحليل التلقائي للصور (انظر الصورة 1). تتم عملية التحضير بأكملها في جو معقم في غطاء بيولوجي.

كيف يتم إجراء تجربة النظام؟

قبل البدء بالتجربة، يجب تحديد الاختلافات بين الخلايا السليمة والمريضة لأننا نعتزم التحقيق وتوصيف استجابة الخلايا المريضة للمواد المختلفة. تتم خطوة الإعداد هذه في وحدتنا مسبقًا قبل عملية الفحص.

في بداية التجربة، يجب تحضير الخلايا التي نريد اختبارها. كجزء من إعداد الخلايا للتجربة، نستخدم عادة الأصباغ الفلورية المختلفة لوضع علامة على العضيات المختلفة أو البروتينات ذات الأهمية في الخلية.

ويقوم الروبوت الميكانيكي بجميع العمليات اللازمة لتجهيز الألواح التي تحتوي على الخلايا للتصوير. نقوم بتزويد الروبوت بألواح خاصة تحتوي على عدد كبير من الخلايا الصغيرة وخزان للخلايا والمواد المطلوبة، ويقوم الروبوت بالباقي. ويقوم بزراعة الخلايا في الآبار وإضافة المواد عند الحاجة إليها ونقل الألواح بين المحطات المختلفة في النظام. نريد اختبار تأثير حوالي 20,000 ألف مادة مختلفة مأخوذة من مكتبة من الجزيئات الصغيرة على الخلايا. ويؤدي الروبوت المهمة بكفاءة ودقة وسرعة لا يستطيعها باحث بشري.

كيف يتم التقاط الصورة؟

يتم إدخال اللوحة، التي تحتوي على عدد كبير من الخلايا التي تعرضت لمواد ثم تم صبغها، في الكاميرا بواسطة الروبوت. يتم تصوير كل شريط بعدة أطوال موجية فلورية وفقًا للأصباغ التي استخدمناها. التصوير سريع جدًا، بدقة عالية وصورة واسعة. بعد التقاط الصورة، يتم إرسال الصور إلى أجهزة الكمبيوتر التحليلية.

ما هي عملية التحليل؟

تحتوي العملية على عدة خطوات. تسمى الخطوة الأولى التجزئة، حيث يقوم البرنامج بالتمييز بين وحدات البكسل التي تحتوي على معلومات وتلك التي تشكل الخلفية. يحدد البرنامج الكائنات الموجودة في الصورة مثل الخلايا أو النوى، كل منها عند الأطوال الموجية التي تم صبغها بها. يوجد على حواسيب المحطة برامج تقوم بتشغيل خوارزميات متخصصة في تنفيذ هذه العمليات، ولكن للحصول على نتيجة مثالية، يلزم إجراء تعديلات دقيقة يقوم بها المستخدم وتتطلب خبرة في التشغيل والتجربة.

والخطوة التالية هي توصيل الصور ذات الأطوال الموجية المختلفة. على سبيل المثال، إذا كانت الخلايا ملونة باللون الأحمر والنواة زرقاء، فإن خطوة التجزئة ستحدد جميع وحدات البكسل الحمراء التي تشكل خلية معينة، وجميع وحدات البكسل الزرقاء التي تشكل نواة معينة. في مرحلة الاتصال، والتي تسمى LINKAGE، سيقوم البرنامج بتوحيد جميع وحدات البكسل الحمراء للخلية مع جميع وحدات البكسل الزرقاء لنواتها تحت كائن واحد وهو نفس الخلية.

في مرحلة القياس، نقرر المعلمات التي نريد تحليلها لتلك الكائنات التي حددها البرنامج. يمكنك الاطلاع على العديد من المعلمات في كل من العضيات التي تتكون منها الخلية مثل: العدد، الحجم، قوة الإشارة، النطاق، الشكل، الموقع، المسافة إلى العضيات الأخرى، وغيرها الكثير، كما يمكنك أيضًا تحديد معلمات جديدة بنفسك.

إذن ما الذي تبحث عنه عادة؟

نحن نفعل شيئًا يسمى: اكتشاف الدواء المظهري. نحن نبحث في الصور التي تظهر بموجبها العلاجات أن معلمات الخلايا المريضة تبدو أكثر تشابهًا مع الخلايا السليمة. وستكون هذه المواد مرشحة جيدة للأدوية لعلاج المرض.

قلت أن هناك حوالي 20,000 ألف شريط وعشرات المعلمات، كيف يمكنك تتبع التغييرات؟

هناك عدة طرق للتعامل مع كل هذه المعلومات. يمكن إجراء جميع أنواع التحليلات الإحصائية، ويمكن تقديم المعلومات بأشكال مختلفة. سأعطيك مثالاً على إحدى الطرق التي تسمى مخطط الملف الشخصي. باستخدام هذه الطريقة، نختار العمل فقط مع عدد قليل من المعلمات التي تبدو مختلفة بين الخلايا السليمة والمرضى في مرحلة التوصيف المبكرة. نقوم بتطبيع القيم المقاسة في الخلايا المريضة التي خضعت للعلاج بين 0 و100، بحيث يمكن عرضها جميعًا على نفس الرسم البياني. يحتوي الرسم البياني على عدة معلمات على المحور الأفقي وقيمتها الطبيعية على المحور الرأسي، وشكله هو خاصية الخلية، بحيث تظهر جميع الخلايا السليمة، على سبيل المثال، نمطًا مشابهًا جدًا في مثل هذا الرسم البياني، ومختلفًا من تلك التي تظهرها الخلايا المريضة (انظر الصورة 2). يمكن للبرنامج إجراء تحليل إحصائي على الرسوم البيانية الناتجة من الصور والعثور على المواد التي تسببت في نمط قريب من نمط الخلايا السليمة. كل هذا يمكن القيام به دون تحليل تأثير المادة على كل ميزة على حدة. هذه هي في الأساس عملية فحص الأدوية، وقد تستمر حوالي شهرين بالنسبة لحوالي 20,000 ألف مادة (بما في ذلك تحضير الخلايا وقياسها).

إذن ما هي رؤيتك للمستقبل؟

وكما شرحت، يمكننا اليوم استخدام النظام لمسح عدد كبير من المواد التي يمكن استخدامها كأدوية لأمراض مختلفة في وقت قصير نسبيًا. ما نهدف إلى تأسيسه في المستقبل هو نظام علاجي حيث يمكن أخذ الخلايا من شخص واحد وتخصيص الأدوية له شخصيًا في وقت معقول وبسعر معقول. هذه هي الرؤية، ومن هنا جاء اسم المختبر: منشأة فحص الخلايا للطب الشخصي.