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Bioneer setzt das ImageXpress Micro Confocal für das High-Throughput-Imaging von 3D-Krankheitsmodellen ein

Bioneer A/S

Christian Clausen

Bjørn Holst

ImageXpress Micro Confocal High-Content Imaging System

Die Herausforderung

Revolutionierung der frühen Stadien der Wirkstoffforschung durch Modellentwicklung in der Immunonkologie und in neurodegenerativen Erkrankungen: High-Throughput-Imaging von 3D-Krankheitsmodellen

 

Bioneer A/S ist ein dänischer forschungsbasierter Dienstleistungsanbieter, der fortschrittliche zelluläre Assays, Histologietechniken und Dienstleistungen zur Biomarkerentdeckung, Proteinproduktion und Wirkstoffentwicklung anbietet. Ursprünglich im Jahr 1982 gegründet, haben sie ihre Hauptniederlassung nördlich von Kopenhagen und besitzen zwei weitere Unternehmenssitze in Kopenhagen und Lund, Schweden. Ihre Mission ist es, die Wettbewerbsfähigkeit ihrer weltweit angesiedelten Kunden dadurch zu erhöhen, dass sie deren Entwicklung neuer therapeutischer Lösungen in den frühen, explorativen Phasen unterstützen.

Christian Clausen, Leiter der Forschung und Entwicklung bei Bioneer, sagt: „Wir haben hochmoderne Laborbereiche und wissenschaftlich ausgebildete Mitarbeiter, die danach streben, Projekte in der Forschung und Entwicklung umzusetzen – angefangen bei den ganz einfachen bis hin zu hoch komplexen Projekten, die eine multidisziplinäre Zusammenarbeit über unser gesamtes Unternehmen hinweg erfordern. Ein brillantes Beispiel hierfür sind die 3D-Krankheitsmodelle, für die eine multidisziplinäre Vorgehensweise erforderlich ist, um den Kunden Daten aus einem komplizierten, mehr den in-vivo-Bedingungen gleichenden Aufbau zu liefern.“

Bioneer entwickelt seit Jahren mit wachsendem Sachverständnis Zellmodelle und zelluläre Assays für Unternehmen. Sie haben sich besonders auf Immunmodelle, Krebsmodelle, neurodegenerative Modelle und eine Reihe von Grenzmodellen (z. B. Blut-Hirn-Schranke und Darmmodelle) sowie quantitatives Imaging fokussiert. In den vorausgegangenen Jahren ist ihnen mehr und mehr klar geworden, dass die Aufrüstung dieser Modelle und Technologien auf eine Kombination von 3D- und High-Throughput-Ansätzen eine Reihe neuer Wege bieten würde, um Kundenprojekte in den frühen Phasen der Wirkstoffforschung umzusetzen.

Vor vier Jahren hat das Team ein betriebsinternes Entwicklungsprogramm angestoßen, um die internen Modelle und zellulären Assays auf 3D-Formate aufzurüsten, auf Semi-High-Throughput-Ansätzen für Machbarkeitsstudien. Diese Bestrebungen waren sehr erfolgreich, und das Team befindet sich jetzt in einer Phase, in der die Realisierung einiger dieser Modelle auf High-Throughput-3D-Imaging-Plattformen der nächste Schritt ist.

Nachdem sie verschiedene 3D-High-Throughput-Imaging-Systeme evaluiert haben, hat sich das Team für das ImageXpress Micro Confocal High-Content Imaging System entschieden, um seine Immunonkologiestudien und Studien zu neurodegenerativen Erkrankungen voranzubringen.

Bioneer ImageXpress Micro Confocal

Die Lösung

Christian Clausen sagt: “Für Bioneer ist es nicht nur wichtig, die besten zellulären Modelle zu haben, sondern auch, über eine hochmoderne Imaging- und Analyseausrüstung zu verfügen, um unseren Kunden qualitativ hochwertige Forschungsunterstützung zu bieten. Wir vertrauen darauf, dass das ImageXpress Micro Confocal System unseren Bedürfnissen entspricht und unsere Fähigkeit weiter vergrößert, kleine bis mittelgroße Biotech-Unternehmen zu unterstützen, denen das Wissen und / oder die Ausrüstung fehlt, um diese Analysen betriebsintern durchzuführen. Ebenso, wie große Pharmaunternehmen zu unterstützen, die entweder bei der betriebsinternen Realisierung der Technologie Hilfe benötigen, oder nach einem externen Partner Ausschau halten, der diese Analysen im Verlauf der Wirkstoffforschung handhabt.“

„Wir vertrauen darauf, dass das ImageXpress Micro Confocal System unseren Bedürfnissen entspricht und unsere Fähigkeit, kleine bis mittelgroße Biotech-Unternehmen zu unterstützen, weiter vergrößert.“

Die Ergebnisse

Immunonkologie

Das Team von Bioneer hat einen steigenden Bedarf für und steigendes Interesse an Modellen festgestellt, die nicht nur einschichtige Zellen (2D) darstellen, sondern in denen den Zellen die Möglichkeit gegeben wurde, Strukturen zu bilden, die die in vivo beobachtete Tumor-Mikroumgebung genauer nachahmen. Dies umfasst auch die Selbstorganisation anderer Zelltypen, wie Stromazellen. Auf dem Gebiet der Immunonkologie ist es derzeit topaktuell, die Funktion von Immunzellen und deren Fähigkeit, Krebszellen zu erkennen und zu töten, zu erforschen. Jetzt arbeiten sie an der Erzeugung von 3D-Modellen von Krebssphäroiden, indem sie ihre Kompetenzen in der Onkologie mit ihren Immunmodell-Plattformen kombinieren. Durch die Nutzung dieses Modells werden sie in der Lage sein, die Infiltration von Immunzellen (T-Zellen und NK-Zellen) in verschiedene Tumoren zu analysieren. Mit Hilfe der Einbindung des ImageXpress Micro Confocal zielen sie darauf ab, High-Throughput-Assays für das Screening vieler verschiedener kleiner Moleküle und Checkpoint-Inhibitoren auf ihre Wirkung auf 3D-Sphäroide aus Immun- und Krebszellen zu realisieren. Zudem werden sie den Wirkmechanismus von Immunzellen beim Abtöten oder der Migration in die Krebssphäroide analysieren, sowie die Auswirkung verschiedener immunonkologischer Kandidatenwirkstoffe.

 

Neurodegenerative Erkrankung

Unter Verwendung von induzierten pluripotenten Stamm (iPS)-Zellen hat das Bioneer-Team Modelle für einige neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson und Frontotemporale Demenz erzeugt. Sie sind bereits weit damit fortgeschritten, verschiedene Assays zu entwickeln, die in diesen Modellen krankheitsspezifische Phänotypen widerspiegeln. Solche phänotypischen Assays könnten zum Beispiel die Beschreibung von Proteinaggregaten, die falsche Lokalisierung von Proteinen, Autophagie, Mitophagie und des Neuritenauswuchses sein. Als System für Machbarkeitsnachweise für den Neuritenauswuchs haben sie eine iPS-Zelllinie entwickelt, in der sie die Expression des NGN2-Proteins induzieren können. Dies führt zu einer beschleunigten Differenzierung der Zellen zu Neuronen, in deren Verlauf der Neuritenauswuchs bereits nach 2–3 Tagen auftritt. Das Team setzt dies nun auf dem ImageXpress Micro Confocal um, um den Neuritenauswuchs in einem fortschrittlicheren Ansatz zu überwachen. Zudem werden sie die gut beschriebenen Phänotypen – wie die veränderte Funktion der Lysosomen und der zellulären Autophagie – nutzen, um High-Throughput-3D-Imaging-Assays aufzubauen. In diesen wird das ImageXpress Micro Confocal zur Analyse pharmazeutischer Verbindungen eingesetzt, die diese Prozesse beeinträchtigen.

Die Wirkstoffforschung stützt sich derzeit hauptsächlich auf High-Throughput-Assays mit entsprechenden Fenstern zur Messung der Auswirkungen von Wirkstoffkandidaten. Im Allgemeinen wird von 3D-Zellmodellen erwartet, dass sie die Leistung der Wirkstofforschung in den frühen Phasen revolutionieren und dadurch potentiell zu einer qualifizierteren Auswahl von Leitverbindungskandidaten in den frühen Phasen und, anschließend, zu einer verbesserten Produktivität in der Forschung und Entwicklung führen. Bioneer hat auf diesem Gebiet in Bezug auf die Kompetenzen und die Technologien einen optimalen Standpunkt. Es wird in der Lage sein, sowohl in Biotech- wie auch in großen Pharmaunternehmen einen maßgeblichen Einfluss auf die Vorgehensweisen in den frühen Phasen der Wirkstoffforschung zu nehmen. Insbesondere in der Modellentwicklung für die Immunonkologie und neurodegenerative Erkrankungen wird Bioneer ein optimaler Partner für eine Zusammenarbeit sein.

 

Bioneer 3D-Kultur induzierbarer Neuronen

Durch Bioprinting generierte 3D-Kultur induzierbarer Neuronen, die auf dem ImageXpress Micro Confocal High-Content Imaging System analysiert wurden. Grün = GFP. Rot = β-Tubulin. Blau = Hoechst. Bilder freundlicherweise von Bioneer A/S zur Verfügung gestellt.

 

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