Une étude historique publiée dans Cellule a dévoilé une première plate-forme de dépistage optogénétique en son genre, développée par des scientifiques de Integrated Biosciences, une entreprise de biotechnologie intégrant l'optogénétique, la chimie et l'IA pour découvrir des thérapies à petites molécules pour les maladies liées à l'âge. La nouvelle publication évaluée par les pairs démontre les capacités de la plate-forme en l'appliquant à la réponse intégrée du stress (ISR), une voie de signalisation clé et associée à la maladie impliquée dans la neurodégénérescence, le cancer et l'infection virale.
Dans le Cellule Étude, les scientifiques intégrés des biosciences ont utilisé le contrôle optogénétique pour activer sélectivement l'ISR, conduisant à la découverte de plusieurs composés-potentialistes ISR qui sensibilisent les cellules stressées à l'apoptose sans induire la cytotoxicité à travers divers types de cellules et facteurs de stress – un profil thérapeutique insaisissable non réalisable avec les médicaments ISR traditionnels en développement. Les composés de plomb identifiés dans l'étude ont montré une activité antivirale à large spectre in vitro, et un composé a considérablement réduit la pathologie de la maladie et les titres viraux dans un modèle de souris d'infection à l'herpèsvirus oculaire.
La plate-forme polyvalente qui figure dans l'étude permet un contrôle précis et dynamique des cibles et des processus biologiques, déverrouillant une nouvelle approche puissante de la découverte de médicaments. En intégrant des domaines programmables et sensibles à la lumière avec des écrans automatisés à haut débit, la plate-forme interroge les systèmes biologiques avec une précision temporelle d'une milliseconde et une résolution spatiale à l'échelle micron. Ce système unique modulaire permet aux chercheurs de résoudre les effets composés en temps réel, à travers diverses cibles, types de cellules et contextes pertinents par la maladie, fournissant un niveau de précision et de contrôle non réalisable avec les technologies de dépistage conventionnelles.
Les outils de biologie synthétiques comme l'optogénétique nous permettent de régler précisément les processus cellulaires complexes, ce que le dépistage traditionnel de médicaments ne peut pas faire. Notre plate-forme nous permet d'activer des cibles et des voies spécifiques avec des lectures légères, générant des lectures propres et interprétables et la découverte de composés de haute précision, souvent avec des mécanismes d'action sans précédent, qui étaient auparavant inaccessibles. «
Maxwell Wilson, Ph.D., co-fondateur et directeur scientifique des biosciences intégrées
Contrairement aux agents de perturbation traditionnels et aux outils pharmacologiques, la plate-forme permet une activation sélective et spécifique à la voie sans les effets de confusion hors cible ou systémiques, générant des ensembles de données propres, à haute fidélité et sur pathway. Cela est particulièrement essentiel dans le dépistage phénotypique et la découverte axée sur l'IA où la qualité des données reste un goulot d'étranglement majeur pour extraire des informations significatives.
« Ce travail de l'équipe d'Integrated Biosciences est une puissante démonstration de la façon dont la biologie synthétique peut remodeler la découverte thérapeutique », a déclaré James J. Collins, Ph.D., co-fondateur scientifique et président du conseil consultatif scientifique chez Integrated Biosciences, et professeur de terminaison de génie médical et de science au MIT. « En utilisant cette nouvelle plate-forme, les biosciences intégrées peuvent désormais interroger la biologie pertinente et explorer systématiquement l'espace chimique avec un niveau de nuance et de spécificité qui était auparavant hors de portée. »
Au-delà de l'ISR, la plate-forme optogénétique de Biosciences intégrée offre une stratégie généralisable pour découvrir de petites molécules qui modulent des cibles et des voies complexes, traditionnellement difficiles à médicaments, y compris celles au cœur du vieillissement. Étant donné que le système est modulaire et accordable, il peut être rapidement adapté pour explorer un large éventail de processus biologiques avec une précision sur le chemin et la précision sur le phénotype – un avantage majeur par rapport aux outils de dépistage traditionnels.
« Ce n'est que la première démonstration de ce que notre plate-forme optogénétique peut faire », a déclaré Wilson. « La biologie synthétique nous donne le contrôle dont nous avons besoin pour construire des systèmes de découverte plus précis et pertinents pour la maladie. Notre objectif est d'apporter ce niveau de précision à d'autres voies où les outils conventionnels ont échoué. »
Ce travail renforce en outre le moteur de découverte de l'IA-AI de l'entreprise, qui tire parti des réseaux de neurones graphiques – une architecture que l'équipe a aidé à pionnier à travers des études fondamentales publiées dans Nature, Vieillissement de la nature et Protocoles de la nature. Ensemble, ces progrès positionnent les biosciences intégrées à la pointe d'une nouvelle ère dans la découverte de médicaments, où des données à haute fidélité et une modélisation de calcul sophistiquée convergent pour débloquer des opportunités thérapeutiques auparavant inaccessibles.
