可以高通量技术改善神经科学的再现性?
2016年,一个自然的特别版强调科学的再现性感觉在整个危机。1500年科学家们调查了,问道:“你认为有再现性科学危机?”,52%的人表示有一个重大的危机,另有38%的人说有轻微的危机。
再现性和为什么它是重要的是什么?
但甚至再现性是什么意思?它经常被混淆与其他诸如“可复制性”和“可重复性”和这些术语已经在文献中交替使用。
可重复性(同样的团队,同样的实验装置)。如果一个观察时应的是可重复的实验重复同样的团队使用相同的设备和条件,在多个试验。
可复制性(不同的团队,同一实验装置)。如果一个观察是可复制的应该是由不同的团队重复实验使用相同的实验装置和测量系统,在相同的操作条件下,在相同的或不同的位置,在多个试验。
再现性(不同的团队,不同的实验装置)。如果一个观察是可再生的应该是由不同的团队,使用不同的测量系统,在不同的位置,在多个试验。
能够重现另一组的发现是科学发现的基本的验证。再现性的问题缺乏科学文献是著名的突出显示在2005年约翰·Ioannides教授发表,他解释说,大多数研究成果都是虚假的。Ioannides引用等因素:小型研究,测量小的影响,导致统计能力不足;金钱、利益和偏见的影响;和造成的竞争更多团队参与科学领域追求的统计学意义。
这是一个令人担忧的主张,缺乏再现性科学研究的影响是深远的和潜在的危险。
你经常听到“有前途的药物目标由学术科学家的发现?或“突破性的治疗将成为下一个特效药”?
有很多突破,难道药剂师的货架是紧张的重压下新药可以给那些有需要的人?
2011年,拜耳科学家普林茨Schlanger和彩报道的问题再现性在医药开发肿瘤,心血管疾病和女性健康,强调一个很大的差距是在学术报告实验室和工业实验室也可以复制。他们调查了23个科学家在拜耳,覆盖67(目标识别和验证)项目和早期发现,“只有~ 20 - 25%的项目相关的数据完全符合我们的内部研究成果发表。”
这是一个令人担忧的数据对药物发现的世界。科学家如何开发药物科学可再生的方式如果有在科学发现缺乏信心?
高通量技术来提高再现性
执行可再生的科学生命科学却并非易事。首先,科学家们正在研究与生物系统本质上是变量。其次,他们可能会在尺度上很难执行大量的重复研究,由于组织的数量,或所涉及的成本。
为了改善情况,公司正在开发工具包来促进更好、更快和更可再生的调查。
例如,在生物制药的发展,科学家们需要净化,然后描述蛋白质的质量和稳定性。能够快速,可靠和可重复,使用微升样本,可以加快发展生物制剂治疗。
在神经科学制药行业、模型系统对重现性很重要。执行高通量表型屏幕在生理上相关模型使科学家能够测试如果化合物有一个理想的生物效应。例如,通过增加神经元多井盘子,科学家可以测试单一化合物在不同浓度每看一种药物如何与目标相互作用或阻断疾病的机制。以这种方式,他们可以量化一些可测量的参数,看看药物对神经细胞表型,预期的效果改善的机会通过临床前测试。
肯尼斯年轻博士在Evotec细胞神经生物学小组的组长,解释了他的团队进行研究:
“我们生产的主要神经元文化内部研究和支持其他团队在Evotec。”
主要神经元文化生理相关模型,因为它们概括许多成熟神经元的功能,以及相关的可以从小鼠或大鼠模型,概括一种疾病。
肯尼斯补充道:“我们执行实验,使用高通量成像进行读数。我们成长的主要文化在384 -孔板可以测试许多化合物/实验运行。”
“用我们可以量化细胞数量的成像进行读数,甚至神经突结果突触密度为例,以更高的吞吐量的方式相比,大多数学术研究。”
但这是否提高再现性?肯尼斯解释道:
“高通量成像系统的自动化特性允许用户图像来自相同的许多领域从而减少井间变异引起的低的样本数量。因此,我们获得的数据更多的细胞每口井,因此获得一个更精确的平均值。重要的是,我们开发和使用自动图像分析算法,从分析过程中删除任何用户的偏见。”
基于上面的术语中,很容易看到这种高通量方法提高复现性和可重复性,但不是真实的再现性,这将要求公司分享试剂、细胞和cross-testing化合物。
鉴于竞争环境的药物发现和开发,这似乎不太可能会发生。可以获得真实的再现性的药物发现的世界吗?
弥合的差距
事实上,它可以。神经元来自诱导多能干细胞)的细胞则被认为是下一个标准的试验药物开发,更生理相关人类疾病模型,该模型可以更好地概括。然而,则为成熟神经元的分化和发展需要仔细的感应,是一个缓慢的过程和可变性。
预见的力量使用人类神经元在药物发现和开发化验,公私组25欧洲机构设置欧洲银行对诱导多能干细胞(EBiSC)在2015年,。这个项目是为了解决对品质管理的需求,增加disease-relevant, research-grade iPSC行,数据和手机服务。
所涉及的组织在竞争前空间和合作来生成一个细胞,使银行标准化的平台构建有意义的药物开发。
阿尔弗雷多Cabrera-Socorro博士,博士后在詹森在神经科学的治疗领域研究与开发、合作伙伴EBiSC,解释说:
“干细胞分化存在很多固有的可变性。通过与同事合作在不同的机构和企业建立EBiSC和规范细胞系分化协议,我们可以使干细胞研究和药物开发更多的可再生的。”
在这一步,在最近的一项研究中,他和他的合著者开发了一个可伸缩的化验兼容高通量成像系统探测τ骨料使用iPSC-derived神经元。
τ神经原纤维缠结团成是阿尔茨海默病病理的特点之一。开发一个试验来检测他们高通量的方式,在人类神经元,使得一个强大的方法来测试候选人阿尔茨海默氏症治疗。
阿尔弗雷多解释说:“我们想确保我们的实验很简单,可伸缩的,最重要的是,可再生的。我们使用来自不同来源的干细胞,不同的科学家尝试独立分析,在不同的时间,以确保更好的重现性。”
并补充道:“我们也想确保化验重现了疾病的表型来提高再现性。它总是重要的可再生的科学,但它需要做模型,忠实地再现疾病。为此,我们一直在努力介绍在不同的iPSC类似的突变行改善的再现性表型分析。”
克服危机再现性
