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Cytométrie de flux et découverte de médicaments

La cytométrie de flux est une méthode analytique qui permet à des cellules rapidement de s'analyser et être classées par catégorie par des lasers pendant qu'elles réussissent dans le fichier unique. La voie dont la lumière laser est dispersée peut être employée pour impliquer un degré d'information concernant la cellule, telle que la taille, la complexité interne, et la granularité de cellules, alors qu'une identification plus spécifique de structure peut être réalisée en comportant des fluorophores et la microscopie fluorescente dans le procédé.

D'autres méthodes de caractérisation telles que la spectrométrie de masse peuvent être comportées directement au matériel de cytométrie de flux pour permettre à une caractérisation plus de raffinage d'être entreprises in situ.

Découverte de médicaments

Crédit d'image : paulista/Shutterstock.com

Cytométrie de flux dans l'identification d'objectif

La cytométrie de flux a été utilisée à chaque étape du procédé de découverte de médicaments, de l'identification d'objectif pour aboutir le développement. Les objectifs admissibles de médicament en cellules entourent presque la pléthore entière de structures biomoléculaires procurables : la membrane cellulaire, toute protéine impliquée dans le fonctionnement ou la signalisation mécaniste, ADN vers le bas au niveau du gène, et d'autres plus petites molécules telles que l'ARNm.

La caractérisation de grandes et diverses populations cellulaires d'une façon élevée de débit est utile dans l'identification initiale d'objectif, permettant aux cellules (malades) dysfonctionnelles d'être séparées pour une analyse plus profonde par d'autres techniques. Ce procédé peut être encore optimisé en étiquetant les caractéristiques moléculaires dans la cellule soupçonnée pour être impliqué dans la maladie avec les sondes fluorescentes, et de cette façon, des caractéristiques structurelles de la cellule telles que l'abondance d'une protéine particulière ou l'intégrité de la membrane cellulaire peuvent être rapidement évaluées.

L'identification suivante d'objectif et le rétablissement d'un médicament aboutissent l'efficacité et la toxicité du médicament peut être vérifiée par cytométrie de flux. Il est possible d'impliquer rapidement ces résultats par le comptage de cellules de haut-débit, bien que des cellules souvent soient alors triées basées sur l'étape de l'apoptose.

Parmi plusieurs autres méthodes qui marquent à l'extérieur l'activation des mécanismes cellulaires particuliers, l'apoptose peut être surveillé utilisant l'annexin fluorophore V de protéine, qui grippe à la phosphatidylsérine de phospholipide. Cette composante de la membrane cellulaire vient sur la surface de cellules dans la forte concentration pendant les stades précoces de l'apoptose, permettant des cellules remarquant la toxicité du traitement à l'étude à recenser.

Cytométrie de flux dans le développement de fil

De même, des cellules subissant l'apoptose tardif peuvent être recensées par leur structure inétanche de membrane, et ainsi un grand choix de fluorophores qui luttent pour pénétrer la membrane intacte mais l'obligation avec les structures cellulaires internes telles que l'ADN sont employée souvent pour marquer à l'extérieur ces cellules. L'iodure de Propidium est une telle teinture ADN-grippante, qui peut également être employée pour différencier entre l'étape du cycle cellulaire que la cellule est actuel dedans.

Les cellules pendant les phases de G2 ou de M ont seulement une copie d'ADN, alors que les cellules subissant la mitose pendant les phases G0 ou G1 portent deux copies, et l'intensité de la fluorescence peut être employée ainsi pour mesurer l'étape. Une pause dans le cycle cellulaire peut être indicative de l'efficacité ou de la toxicité de médicament, selon si la cellule s'analysant est considérée l'objectif du traitement.

L'objectif d'un composé de médicament est souvent de perturber ou augmenter l'adhérence à un objectif spécifique ou entre les molécules spécifiques, et l'intensité de la fluorescence trouvée de la cellule marque ainsi bien avec des interactions entre le composé étiqueté d'intérêt et l'objectif spécifique dans la cellule.

Le contrôle in vitro à large spectre d'un grand choix de cellules sous une gamme des conditions et l'analyse par cytométrie de flux aide également des chercheurs à recenser l'optimum vérifie in vivo pour être exécuté plus tard, prêtant une attention particulière à la toxicité en recensant des cellules subissant l'arrestation d'apoptose ou de cycle cellulaire.

Futures applications

La cytométrie de flux est également employée pour étudier l'efficacité et la sécurité vacciniques dans un certain nombre de capacités, telles que la quantification de la charge virale, l'identification des anticorps d'IgG et d'IgM, et la mesure des réactions de t et de lymphocyte B.

Dans un exemple du dernier point de droit, la réaction à cellule T de CD4+ et de CD8+ des personnes vaccinées contre des peptides de la pointe SARS-CoV-2 a été évaluée dans les personnes vaccinées par Ewer et autres (2020) utilisant la cytométrie de flux, où des cellules ont été premièrement souillées avec un cocktail des anticorps extérieurs à cellule T anti-humains de protéine et des cytokines anti-humaines.

La présence des protéines impliquées dans l'activation des lymphocytes T et la sécrétion des cytokines inflammatoires est preuve d'efficacité vaccinique, et la nature de haut-débit de la cytométrie de flux a hautement avantageux prouvé pour de telles applications depuis la manifestation de la pandémie COVID-19.

Les cytometers à extrémité élevé modernes de flux utilisés dans l'industrie pharmaceutique sont capables de traiter des dizaines de milliers de cellules par seconde d'une façon entièrement robotisée, bien que quand entreprendre des degrés plus élevés d'analyse de caractérisation soit spectaculaire plus lent.

Continuement les bioréacteurs de fonctionnement produisent des cellules pour vérifier qui peut alors être exposé à un grand choix de conditions et plus tard être classé par catégorie par cytométrie de flux, y compris l'utilisation de la tuyauterie spécialisée qui reproduit les forces de cisaillement trouvées dans des vaisseaux sanguins.

L'automatisation accrue, la vitesse de traitement de cellules, et un grand choix de techniques de caractérisation comportées directement au matériel de cytométrie de flux seront vraisemblablement aller observé vers l'avant. Sans compter qu'améliorer le rendement et pour cette raison l'exactitude, comme numéro plus grand des cellules peut être vérifié et analysé en détail, ceci permettra également à des profils de sécurité plus robustes d'être développés pour les composés neufs, avec une variété plus grande de cellules examinées en conditions appropriées.

Références :

Further Reading

Last Updated: Nov 12, 2021

Michael Greenwood

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Michael Greenwood

Michael graduated from Manchester Metropolitan University with a B.Sc. in Chemistry in 2014, where he majored in organic, inorganic, physical and analytical chemistry. He is currently completing a Ph.D. on the design and production of gold nanoparticles able to act as multimodal anticancer agents, being both drug delivery platforms and radiation dose enhancers.

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