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SelectScience社论:击败囊性纤维化-在寻找新的基因调节剂中完善肠道检测
凯斯西储大学医学院
了解美国的一个实验室如何完善了小鼠类器官的高通量试验，以测试潜在的新的囊性纤维化药物
6-December-17
囊性纤维化是一种会造成巨大痛苦的疾病，美国俄亥俄州克利夫兰市的克雷格·霍奇斯医生和他的团队正站在寻找治疗方法和治愈方法的第一线。霍奇斯是一位细胞和发育生物学家，也是凯斯西储大学医学院的助理教授。他的研究对象是囊胞性纤维化的小鼠模型，其中一些模型已经建立，另一些则是在他自己的实验室中创建的。在儿科，他的研究解决了关于特定细胞类型如何导致疾病的问题，以及这些过程是否可以停止甚至逆转。最终，他的使命是帮助减轻或消除囊性纤维化患者的痛苦。
Craig Hodges博士(右)和研究生Daniel McHugh(左)使用BioTek公司的Lionheart™FX自动显微镜对可能调节CFTR基因的化合物进行高通量分析。
了解囊性纤维化基因如何运作
Hodges和他的团队使用了一系列传统和新型囊性纤维化小鼠模型，在细胞发育过程中的特定组织、特定细胞类型和特定时间点产生CFTR基因功能的条件失活(或恢复)。CFTR基因编码囊性纤维化跨膜传导调节蛋白(简称CFTR)。
Hodges的主要研究重点是囊性纤维化小鼠模型中特定肠道细胞类型的CFTR基因突变如何导致肠道功能障碍，以及基因调节剂如何修改由此产生的肠道功能障碍，从而获得更好的治疗方法。为了实现这一目标，他的团队正在使用其他实验室率先开发的一种新型细胞平台(肠道类器官)和一种高通量试验，这非常适合测试可能调节突变基因活性的新化合物和现有化合物。该检测基于类器官“肿胀”，但在可靠地测量这种表型时遇到了问题——直到他们发现了Lionheart FX自动显微镜。
寻找正确的细胞成像技术
该试验需要在活的类器官培养物中添加forskolin——一种从菜豆植物中提取的天然提取物，然后根据CFTR基因活性的程度“膨胀”。基因活性越强，类器官中观察到的肿胀就越快、越大。测量这是一个技术上的挑战，因为它需要量化活培养物的膨胀程度。当forskolin的实验刚开始时，霍奇斯就打算在三到五个小时的时间里，每五分钟测量一次类器官的大小增加。正如霍奇斯所说:“使用传统显微镜是行不通的。这需要太多的时间和调整。”
随着BioTek公司的Lionheart FX自动显微镜的出现，这一切都改变了，它解决了霍奇斯的问题。他立即指出它的最佳功能是能够“在多井盘实时进行快速图像和测量。”这是非常重要的，当它用于测试新的化合物作为潜在的药物调节剂，因为Hodges报告说，“Lionheart FX允许1-1536孔格式测试许多化合物。”
霍奇斯团队使用活的类器官培养物来评估CFTR基因活性的程度。
使用Lionheart FX自动显微镜使Hodges团队能够确定它有一个可靠和有效的高通量测定方法来识别新的CFTR基因调节剂，这可能进一步开发为囊性纤维化的潜在治疗方法。
霍奇斯说:“我们已经证实，某些化合物对某些CFTR突变非常有效，而其他化合物则不行。”
至于他使用BioTek Lionheart FX的总体体验，霍奇斯认为这是一台“了不起的机器.......”它完全是我们想要的，还有更多....喜欢活细胞分析的环境控制，会再次购买。”他对这家制造商的产品支持方式同样赞赏有加:“BioTek很棒。我们遇到了一个小问题，他们马上就解决了。”
未来的发展
利用小鼠类器官成功开发forskolin诱导肿胀试验使Hodges团队有信心下一步将该试验应用于患者样本:
Hodges说:“我们希望利用肠类器官平台来为CF患者识别新的CFTR调节剂。”
他也不反对对囊性纤维化研究领域进行长期预测，他认为基因编辑可能治愈包括囊性纤维化在内的许多遗传疾病。
要了解更多关于凯斯西储大学医学院的信息，请访问他们的网站．
感谢Craig Hodges博士分享他的BioTek经验。
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