אב טיפוס מהיר מודולרי לאבחון נקודת טיפול

פרסומת
X-ray_Promo1


בחמש השנים האחרונות ניתן לראות את האימוץ המיינסטרים של אבחון מולקולרי ולרוחב של נקודת טיפול. כדי להילחם באתגרים שנגרמו על ידי המגיפה, אלפי מוצרי אבחון נכנסו לשוק ובסופו של דבר סללו את הדרך למפת דרכים לפיתוח מואצת.
כיום, יזמים שרוצים לפתח זרימה צידית או אבחון מולקולרי יכולים פשוט למצוא חברת פיתוח מתמחה שמשתמשת במערכות מוכנות וכלי מדף מתוחכמים (OTS) כדי לפתח ולמסחר מוצר בזמן שיא.

למרות שפתרונות מוכנים אלה קיימים עבור מבחני זרימה מולקולרית ולרוחב, עדיין לא קיימות מפות דרכים מואצות עבור מבחני אימונו המטולוגיים וכמותיים (למשל לוח CBC, חיישנים ביולוגיים אלקטרוכימיים, אליסה, וכו.). מבחני אימונו אלה מסתמכים בדרך כלל על כימות מדויק של סמנים ביולוגיים שאינם NAAT (למשל חלבונים, ציטוקינים, מולקולות קטנות וכו') בעוד שמבחנים המטולוגיים מסתמכים על הערכה, זיהוי ו/או כימות של תאים בודדים כדי להגיע לאבחנה קלינית. בדיוק סוגי המבחנים האלה הם שיספקו את ההזדמנויות המבטיחות ביותר למוצרים עתידיים של דגימה לתשובה שייצרו מידע מהיר יותר לקבלת החלטות קליניות טובות יותר.

פרסומת

כדי לעזור לסלול את הדרך למפת דרכים התפתחותית מואצת עבור מבחני חיסוני המטולוגיים וכמותיים, הצוות שלנו עיצב מוכן מודולרי מערכת הוכחת קונספט. בלוג זה דן כיצד מערכת זו יכולה לעזור לזרז ולשחרר סיכון לפיתוח מוצרים בדרכים דומות למה שנעשה עבור זרימה רוחבית ומבחנים מולקולריים.

פיתוח אבחון נקודת טיפול הוא הכל על ניסויים ואיסוף נתונים.

ברמה גבוהה, פיתוח מוצלח של אבחון נקודתי, מצריך נטילת בדיקה אנליטית מסביבה מבוקרת קפדנית (למשל מעבדה מרכזית) וביצועו בהצלחה וביציבות בסביבה פחות מבוקרת (למשל נקודת טיפול ). מחוץ למעבדה, המוצר נקודת הטיפול צריך לשלוט על ההשפעה של שונות מוגברת. אחרת, זה יכול להרוס את החוסן והביצועים האנליטיים. מנהלי התקנים אינדיבידואליים של שונות כוללים וריאציות של זרימת עבודה, הדרכת משתמשים, תנאי אחסון, גיל החומר המתכלה, טמפרטורה ולחות, וריאציות של מנה לחלק של מגיב, איכות הדגימה וכו'.

במהלך עיצוב ופיתוח המוצר, יש להעריך את ההשפעה של נהגים בודדים. זה יכול להיעשות רק באמצעות ניסויים מעשיים. הנתונים מהניסויים הללו מוזנים לאחר מכן להחלטות התכנון. זה המקום שבו מפתחים מוצאים את עצמם קצת בבעיה מכיוון שבאופן אידיאלי יתחילו לבדוק מיד, עם זאת; איך מפתח יכול להתחיל לבדוק בלי שתהיה לו מערכת הוכחת מושג ביד? וכיצד לתכנן ולבנות מערכת הוכחה ישימה ללא הבנה נכונה של דרישות לבקרה על שונות בתוצאות?

כיצד יכולה מערכת מודולרית מודולרית מוכנה להאיץ את הפיתוח?

מינוף רכיבי המדף (OTS) עוזר להתמודד עם חלק מהאתגר הזה. ניתן לחקור במיוחד פרמטרים כמו "שונות מנה לחלק מגיב" או "שונות עקב איכות הדגימה" באמצעות בדיקות מעבדה מסורתיות ורכיבי OTS. עם זאת, השונות הנובעת משינויים בזרימת העבודה (למשל "איך ריאגנטים מעורבבים" או "כמה זמן מגיבים מודגרים" וכו') לעיתים קרובות ניתן לטפל ולשלוט רק על ידי אוטומציה של המבחן. אוטומציה של בדיקה מבוצעת בדרך כלל על ידי צורה כלשהי של טיפול בנוזל מבוקר בתוך חומר מתכלה חד-פעמי. החומרים המתכלים מטפלים בדגימה ובזרימת ריאגנטים רטובים ויבשים בעוד מכשיר רב שימושי משמש לניתוח נתונים.

יצירת מערכת הוכחת קונספט מותאמת אישית אשר הופכת את זרימת העבודה לאוטומטית יכולה לקחת זמן רב. זו הסיבה שמבחני זרימה לרוחב ומבחנים מולקולריים מועברים לעתים קרובות למערכות קיימות כדי לזרז את הפיתוח. מבחני אימונו כמותיים ומבחנים המטולוגיים זקוקים לעתים קרובות יותר להתאמה אישית מאשר מבחני זרימה לרוחב ומבחנים מולקולריים, וזו הסיבה לכך שקיימים פתרונות מוכנים מוגבלים ומדוע תכננו מכשיר מוכן. מודולרי מערכת הוכחת מושג (איור 1). על ידי שימוש במערכת מודולרית זו, אנו יכולים לזרז את הבדיקות עם כלי עבודה שכבר הוכח כי עובדים ללא שינויים נרחבים בחומר המתכלה ובמכשיר.

איור 1. מערכת הוכחת מושג מודולרית כאב הטיפוס הראשון עבור מבחני אימונו כמותיים ואבחון המטולוגי. בהתבסס על דרישות הבדיקה, ניתן לכלול או לא לכלול מודולים ללא התאמה אישית מקיפה.

איך זה מאיץ את ההתפתחות בדוגמה מהעולם האמיתי? נניח שלקוח מתכנן לפתח אבחון נקודתי שיכול לכמת סמן ביולוגי בדם. אנחנו רוצים להתחיל ניסויים בהקדם האפשרי כדי להבין את השונות ולהדגים היתכנות טכנית של רעיון המוצר. זה מצריך יצירת מערכת הוכחת מושג שנוכל להשתמש בה בניסויים. עם זאת, ברצוננו גם לדחות עיצוב מוצר מותאם אישית יקר וגוזל זמן עד להוכחת היתכנות טכנית. באמצעות המערכת המודולרית שלנו, אנו יכולים להעביר את המבחן במהירות אל מחסנית מיקרופלואידית הניתנת להתאמה אישית השולטת בטיפול בנוזלים תוך שימוש במכשיר נלווה מוכן להוכחת קונספט לניתוח המבחן.

משמעות הדבר היא למעשה שאנו מייצרים אוטומציה של זרימת העבודה ומתחילים לבצע בדיקות מיד, בניגוד להתחיל בעבודת עיצוב מותאמת אישית יקרה וגוזלת זמן. כמובן, מינוף מערכת ההוכחה המודולרית המודולרית המוכנה שלנו לא אומר שהמוצר נמצא בצורתו הסופית. אבל גישה זו מסייעת ללקוחות להשיג היתכנות טכנית בצורה החסכונית והרגישה ביותר לזמן. רק לאחר שהוכחה היתכנות טכנית, אנו יוצאים לעבודת עיצוב כדי להגיע למוצר אבחון מותאם אישית בתצורה סופית יותר.

מה בדיוק יכולה המערכת המודולרית לעשות?

המערכת המודולרית מורכבת מחומר מתכלה וממכשיר. כדי להתאים לרוב המבחנים האימונו-המטולוגיים, החומר המתכלה המודולרי יכול לשלוט על עד 4 ריאגנטים יבשים ו/או רטובים (ראה איור 2). ניתן לערבב ריאגנטים אלה, להדגרה, להרכיב אותם מחדש, לחמם/לקרר ולשלב אותם עם טיפול אוטומטי בדגימות. במידת הצורך, הדגימה יכולה לעבור הכנה במודול נפרד (למשל תמוגה, טיהור, סינון וכו') כדי לספק גמישות מקסימלית.

איור 2. חומר מתכלה מודולרי מוכן שיכול לקבל דגימה, להפוך את הטיפול בנוזלים לאוטומטי וניתן להתאים אותו להפעלת מגוון מבחני שונים לבדיקת היתכנות מוקדמת.

ניתן להסיר בועות מתעלות הנוזליות באמצעות מלכודת בועות. ניתן לפתוח או לסגור כל ערוץ נוזלי המאפשר גמישות ללא צורך בעיצוב מחדש של המחסנית. תא תגובה מודולרי נפרד לשימוש חד פעמי הוא חלק מהמחסנית. תא תגובה זה יכול להחליק לתוך הדיור המתכלה ויכול לכלול מגוון שיטות (למשל ביוחיישן אלקטרוכימי, ELISA, תאים אופטיים להערכת תאים בודדים וכו').

המחסנית כולה מתאימה למכשיר הוכחת קונספט שמפעיל נוזלים ומבצע ניתוח חשמלי או אופטי. המערכת מעבירה נתונים למחשב נפרד המריץ תוכנת OTS לצורך ניתוח. ניתן ליישם התאמה אישית של ניתוח תוכנה ו/או פיתוח אלגוריתמים לפי הצורך. באמצעות מערכת מודולרית זו, אנו יכולים להתחיל בבדיקות כמעט מיד תוך שליטה בזרימת העבודה ומתן יכולת לייעל רכיבים בודדים (למשל הביו-חיישן האלקטרוכימי, מודול הכנת הדגימה ו/או כוונון עדין של ניתוח הנתונים וכו').

סיכום

פלטפורמת האבחון המודולרית הוכחת קונספט מסייעת לפיתוח חכם, רגיש לזמן וחסכוני, תוך שהיא מאפשרת התאמה אישית לאחר שרוב הסיכונים הטכניים נפטרו. כלי עבודה מודולריים מועילים להפליא בהאצת תוכניות הפיתוח ובהפסקת סיכון טכני מוקדם. הגישה המתוארת בבלוג זה נותנת עדיפות להורדת סיכונים טכנית מוקדמת מבלי להוציא יתר על המידה ועדיין להגיע לאבחון מותאם אישית ומתוכנן היטב המוכן לשוק העונה על צורך מוגדר בשוק. יהיה מרגש לראות יותר מוצרי אבחון נקודתיים יוצאים לשוק באמצעות גישה זו.

תמונה: StarFish Medical

Joris van der Heijden הוא מנהל תוכנית שירותי ביו ב StarFish Medical. בעבר הוא היה מנהל מו"פ ב-Spartan Bioscience, שם הוביל את הפיתוח של בדיקת אבחון COVID-19 נקודתית. יוריס קיבל את הדוקטורט שלו במחלות זיהומיות מ-UBC.





קישור לכתבת המקור – 2024-02-06 20:34:01

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
X-ray_Promo1

עוד מתחומי האתר