הגדרה מחדש של שליטה בזרימות עבודה של מיקרוביום אנאירובי

בראיון זה, Sheela Muley, מנהלת מוצר ב- Molecular Devices, וד"ר סושמיטה סודארשן, מדענית יישומים בפיתוח מבחני ב- Molecular Devices, מדברות על גישות חדשניות לחקר מיקרוביום, עם התמקדות באוטומציה בזרימות עבודה אנאירוביות. הם דנים כיצד הכלים של הדור הבא עוזרים לפתוח את הרוב הבלתי תרבותי של המיקרוביום ולייעל את ההקרנה המיקרוביאלית לטיפולים חדשים.

האם תוכל בבקשה להציג את עצמך ואת התפקידים שלך ב-Molecular Devices?

מולי: אני שילה מולי, מנהלת מוצר בביופארמה ב-Molecular Devices. בתפקידי, אני מפקח על פיתוח ומסחור של פלטפורמות לבדיקת שיבוטים של חיידקים ויונקים.

דרסודארשן: אני סושמיטה סודארשן, מדענית יישומים בפיתוח מבחני ב-Molecular Devices. אני עובד על תרגום זרימות עבודה מיקרוביאליות לפתרונות אוטומטיים, במיוחד מתמקד ביישומים עם תפוקה גבוהה ויישומים אנאירוביים.

מדוע המיקרוביום מהווה חזית מחקרית כה חשובה כעת?

מולי: המיקרוביום הוא משפיע מרכזי על מערכת החיסון שלנו, חילוף החומרים, ואפילו מצב הרוח והבריאות הנוירולוגית שלנו. יש לנו טריליוני חיידקים בגופנו, והם מקודדים הרבה יותר גנים מהגנום האנושי שלנו. לכן, הבנת הקהילה והפיכתה לטיפולים הוא בעל פוטנציאל אדיר.

אנו גם יודעים שרק כשליש ממינים החיידקים במעיים ניתנים לתרבות כיום, כלומר 60-70% נותרו לא מתרבות. הפער הזה מניע את הצורך בטכנולוגיות וזרימות עבודה חדשות.

אנחנו מכירים רק כ-30 עד 40 אחוז מהמיקרוביום שלנו… אז איך נגיע ל-100% הזה מהמגוון הבלתי תרבותי והבלתי ניתן לחקר הזה?

ד"ר Muley, מנהל מוצר בביופארמה ב-Molecular Devices

אז, המיקרוביום אינו רק תיאורי; זה אפשרי אם נפתח את הכלים הנכונים.

מהם האתגרים העיקריים בזרימות עבודה של מיקרוביום אנאירובי?

מולי: אתגר גדול הוא טיפוח אנאירובים קפדניים. המעי ומיקרוביומים סביבתיים רבים הם בתי גידול נטולי חמצן או דלי חמצן, וזרימות עבודה ידניות בתוך תאים אנאירוביים איטיות, מועדות לשגיאות וחסרות סטנדרטיזציה ותפוקה. שמירה על שלמות הדגימה, הסטריליות והעקיבות היא קריטית.

הפער התפקודי כאן עובר מגנוטיפ (NGS) לפנוטיפ ואינטראקציה, הדורשים תרבות, בידוד, קטיף מושבות וכו'.

כיצד מסייעת מערכת QPix FLEX להתמודד עם האתגרים הללו?

מולי: פיתחנו את פלטפורמת ההקרנה המיקרוביאלית QPix FLEX שלנו כדי להפוך ציפוי, פסים, איסוף מושבות, איסוף פגעים וטיפול בנוזל באופן אוטומטי במבנה קומפקטי התואם לחדרים אנאירוביים (היפוקסיים).

הוא כולל תכונות כמו מצלמת הדמיה צבעונית ברזולוציה גבוהה לזיהוי מורפולוגיה ופיגמנטים, מעקב ברקוד להפחתת טעויות אנוש, מצבי עיקור (UV, אמבטיות קוליות, HEPA אופציונלי), היכולת להשתמש בקצות חד פעמיות ופריסה לסיפון שנועד לגמישות.

הצלחנו לקטוף פי שלושה יותר מושבות תוך שבוע… חסכנו יום עד שלושה ימים של קטיף.

ד"ר Muley, מנהל מוצר בביופארמה ב-Molecular Devices

על ידי שילוב שלבי זרימת עבודה מרובים במכשיר אחד, אנו מפחיתים את טביעת הרגל של המכשיר, מצמצמים את החשיפה של דגימות לחמצן, סטנדרטיזציה של פרוטוקולים ומשפרים את התפוקה.

ד"ר סודארשן, האם תוכל להדריך אותנו בכמה מהתהליכים האוטומטיים המרכזיים של הפלטפורמה ולהסביר כיצד הם מתורגמים לחיסכון בזמן או לעקביות?

דרסודארשן: בְּהֶחלֵט. ארבעת תהליכי הליבה שאנו מדגישים הם:

• קטיף מושבות (מבוסס צבע ומורפולוגיה)
• ציפוי וציפוי (על מגשי אגר, מגשי אומני, צלחות פטרי)
• טיפול בנוזל (באמצעות ראש פיפטציה הניתן להרחבה בעל ארבעה ערוצים)
• קטיף / קטיף דובדבן (מיפוי מושבות מוגדרות לצלחות ראשיות)
  לדוגמה, הדמיית הצבע שלנו מאפשרת קיבוץ של מושבות על סמך עוצמת RGB, עוזר להבדיל בין זני פיגמנט או כתב (למשל, כחול מול לבן על מדיה X-gal, או בידול קוליפורמי על אגר ECC)
  השלבים האוטומטיים הללו מפחיתים את השלבים הידניים, מפחיתים שגיאות ומבטיחים חלוקת נפח עקבית (מאומת באמצעות ספיגה). הם גם מאפשרים לבחור מושבות קטנות יותר מוקדם יותר, ולמנוע צמיחת יתר של מזהמים. זה מתורגם לימים של חיסכון בזמן ותפוקה מוגברת של המושבות ושחזור.

כיצד המערכת שומרת על זרימות עבודה ידידותיות לאנאירוביות ומשמרת את שלמות המדגם?

דרסודארשן: המערכת נבנתה ייעודית לאינטגרציה אנאירובית:

• טביעת רגל קומפקטית כך שהיא מתאימה בתוך חדרים אנאירוביים או היפוקסיים סטנדרטיים
• הוא מונע עיקור על בסיס חום או מדחס, כך שסיכות הקטיפה יכולות להישאר מיובשות באוויר (או להשתמש בקצות חד פעמיות) מבלי להחדיר חמצן או הלם חום לזנים
• המערכת נבדקה בתוך תא היפוקסי עם 5% מימן למשך 1.8 שנים ליציבות
• אוטומציה מפחיתה את מספר הפעמים שהצלחות מועברות פנימה/חוצה מהתא, ומפחיתה את החשיפה לאוויר הסביבה, סכנת זיהום ומתח.

בחירות העיצוב הללו מבטיחות שאנו ממכנים זרימות עבודה מיקרוביאליות תוך שמירה על הכדאיות של חיידקים רגישים לחמצן ומשפרות את יכולת השחזור.

סיווג המורפולוגיה של המצלמה והמושבה נשמע חזק. תוכל להסביר איך זה עובד ולמה זה חשוב?

דרסודארשן: המערכת משתמשת במצלמת CMOS צבעונית של 20 מגה-פיקסל בשילוב עם תוכנה חכמה כדי ליצור היסטוגרמות RGB עבור כל תמונת מושבה. ניתן לסווג מושבות על סמך עוצמת הצבע (ערוצי אדום, ירוק, כחול) ופרמטרים מורפולוגיים (קומפקטיות, יחס רוחב-גובה, קוטר).

לדוגמה, ניתן להפריד בין מושבה כחולה (LacZ חיובי) לעומת מושבה לבנה (LacZ שלילי) על ידי פרופילי ה-RGB שלהם. ממשק המפעיל מאפשר בחירה של מושבת ייחוס וקיבוץ של מושבות דומות באופן אוטומטי. התוכנה כוללת אלגוריתמי סף (לדוגמה, סף מקומי של Fensalke) לזיהוי נאמנות גבוהה גם תחת ניגודיות נמוכה.

זה אומר שאתה לא רק בוחר לפי גודל או מיקום, אתה יכול לבחור על סמך פנוטיפ (פיגמנט, סמן ביטוי), שהוא קריטי עבור זרימות עבודה של מיקרוביום או זנים מהונדסים.

על אילו שיטות גנומיקה אתה ממליץ עבור הבידודים המתקבלים באמצעות זרימות עבודה אלה בתפוקה גבוהה?

מולי: לזיהוי מיקרוביאלי וניתוח גנומי אנו משתמשים בדרך כלל ברצף 16S rRNA לזיהוי ברמת המין של מבודדים אנאירוביים. לנתונים פונקציונליים או על טביעת אצבע של חלבון, MALDI-TOF שימושי (למשל, לזיהוי זן לאחר בידוד). אם אתה רוצה גם גנוטיפ וגם תפקוד, אתה יכול לשלב 16S (או רצף גנום מלא) עם MALDI-TOF או מבחני פנוטיפי. המפתח הוא קישור גנוטיפ לפנוטיפ בצורה שיטתית וניתנת לשחזור.

מבט קדימה: כיצד אוטומציה בחקר המיקרוביום מעצבת מחדש את העתיד?

דרסודארשן: אוטומציה מאפשרת למעבדות בכל הגדלים, לא רק לפארמה גדולה, להשתתף בצורה משמעותית בתרבות המיקרוביום.

על ידי החלפת זרימות עבודה ידניות, המועדות לשגיאות, בזרימות עבודה אוטומטיות וניתנות למעקב, אנו מאפשרים לנצל את הרוב חסר התרבות, להאיץ את גילוי הפרוביוטיקה, ולתרגם את המיקרוביום לטיפולי הדור הבא.

מולי: אכן, פריצת הדרך הבאה במצב כמו אלצהיימר, דיכאון או מחלות לב וכלי דם עשויה להגיע מהמיקרוביום. אבל זה דורש זרימות עבודה חזקות ואוטומציה כדי להרחיב את הגילוי. אנו מקווים לראות אוטומציה הופכת לתשתית ולא למותרות, שתאפשר מדע מהיר יותר וניתן לשחזור בתעשייה ובאקדמיה.

לבסוף, איזו עצה היית מציע לחוקרים המתחילים בבדיקת מיקרוביום אנאירובי?

מולי: התחל במחשבה על זרימת העבודה המלאה: איסוף דגימות (ושמירה על סביבה אנאירובית), ציפוי, בידוד, איסוף מושבות, מעקב וניתוח. אם המכשיר או זרימת העבודה שלך פותרים רק שלב אחד, אתה מסתכן בצווארי בקבוק במקום אחר.

דרסודארשן: תעדוף סטריליות, מעקב ואוטומציה מוקדם. השתמש בברקוד, הדמיה ומעקב משולב כך שאתה לא רק בוחר מושבות, אתה בונה מערכי נתונים שניתנים לשחזור. ואל תחכו לבחירת מושבות גדולות, הדמיה אוטומטית מאפשרת בחירה מוקדמת יותר, חוסכת זמן ומפחיתה את הסיכון לזיהום.

על המרואיינים

שילה מולי

Sheela Muley היא מנהלת מוצר, Biopharma ב- Molecular Devices, שם היא מובילה את תיק בדיקות השיבוטים של חיידקים ויונקים. עם למעלה מ-20 שנות ניסיון במדעי החיים מכשור, סינון עם תפוקה גבוהה ומסחור מבחני, Sheela Muley פיקחה על יוזמות מוצר המתפרשות על פני פלטפורמות אנליטיות וזרימות עבודה מבוססות סריקה.

היא בעלת תואר דוקטור בדיסציפלינה רלוונטית בתחום מדעי החיים (מוסד ספציפי לא ציבורי). המומחיות שלה כוללת אוטומציה, אימות מכשור ותרגום טכנולוגיות מתפתחות לכלים מדעיים מוכנים לשוק. היא מציגה באופן קבוע מגמות מתפתחות כמו תרבות מיקרוביום וזרימות עבודה של אוטומציה אנאירובית.

ד"ר סושמיטה סודרשאן

ד"ר סושמיטה סודארשן היא מדענית יישומים בפיתוח בדיקות במכשירים מולקולריים, המתמחה במחקר מיקרוביאלי, אוטומציה של בדיקות ומכשור מעבדה. היא קיבלה את הדוקטורט שלה בביולוגיה מולקולרית מאוניברסיטת טקסס בדאלאס.

עם למעלה מעשור של ניסיון במעבדות אקדמיות ותעשייתיות, היא פיתחה ואימתה זרימות עבודה מיקרוביאליות אוטומטיות, כולל שילוב של הדמיה בעלת תוכן גבוה, איסוף מושבות וניתוחים ניתנים למעקב. עבודתה תומכת ביישומי ביולוגיה חיידקית, אנאירובית וסינתטית על פני מחקר ופיתוח טיפולי.

אודות Molecular Devices UK Ltd

Molecular Devices היא אחת הספקיות המובילות בעולם של מערכות מדידה ביואנליטיות בעלות ביצועים גבוהים, תוכנה ומוצרים מתכלים למחקר מדעי החיים, תרופות וביו-תרפיה. כלולות בתוך סל מוצרים רחב הן פלטפורמות להקרנה בתפוקה גבוהה, ניתוח גנומי ותאי, בחירת מושבות וזיהוי מיקרו-לוחיות. מוצרים מובילים אלה מאפשרים למדענים לשפר את הפרודוקטיביות והאפקטיביות, ובסופו של דבר להאיץ את המחקר ואת הגילוי של תרופות טיפוליות חדשות. Molecular Devices מחויבת לפיתוח מתמשך של פתרונות חדשניים ליישומי מדעי החיים. מטה החברה נמצא בעמק הסיליקון, קליפורניה, עם משרדים ברחבי העולם. למידע נוסף, בקר בכתובת www.moleculardevices.com.