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Characterize Cell and Gene Therapies Better

2021-11-12 10:08:34

유전자 변형 세포 요법은 균질하지 않으므로 안전성과 효능을 보장하기 위해 포괄적인 특성 분석이 필요합니다. Mission Bio의 Tapestri 플랫폼은 단일 분석으로 수천 개의 개별 세포에서 유전자 변조를 다중적으로 측정할 수 있습니다. 세포 표면 마커를 추가 정보 계층으로 측정하여 각 세포의 유전형과 함께 면역 표현형을 추적할 수 있습니다.

 

 

Robust Characterization of Cell and Gene Therapies

with Single-Cell Analysis


 


차세대 세포 및 유전자 치료법의 개발은 수많은 유전 질환에 대한 치료 솔루션을 제공할 수 있는 엄청난 가능성을 가지고 있습니다. 그러나  이러한 치료법은 본질적으로 복잡하고 특성 분석이 어렵습니다. 세포 및 유전자 요법의 지속적인 성공의 열쇠는 치료제에 존재하는 변이와 발견 초기에 그 효과에 대한 심도 깊은 이해입니다. 

 


Tapestri 플랫폼을 사용하면 동일 세포에서 여러 유전형(genotype) 및 표현형(phenotype)을 동시에 측정하여 체외 세포 치료제의 특성을 포괄적으로 분석할 수 있습니다. 이러한 풍부한 분석 데이트를 기반으로  중요 속성을 보다 강력하게 확인하고 상용화 경로를 가속화할 수 있습니다.

생체내 유전자 요법의 경우 Tapestri 플랫폼은 모델 시스템의 종합적인 single-cell 분석을 제공하여 치료제의 전달, 효능 및 안전성에 대한 귀중한 통찰력을 제공할 수 있습니다.

 

 

 

Measure Multiple Genotypic Attributes in a Single Assay

 

많은 생체 외 세포 요법은 치료 효과를 유도하기 위해 유전적으로 변형됩니다. 그러나 이러한 유전적 변화는 세포 전체에서 일관적이지 않습니다. 일부 세포는 원하는 변화를 포함할 수 있지만 다른 세포는 그렇지 않을 수 있습니다. 유전자 편집의 바이러스 통합을 사용하여 DNA를 변경하든 Tapestri는 샘플당 수천 개의 개별 세포에서 이러한 변조를 측정합니다.

유사하게 Tapestri는 표적 세포 내 벡터 전달의 세포 간 가변성과 같은 생체 내 유전자 치료에 대한 심층 분석을 가능하게 합니다. 더 풍부한 전임상 데이터를 사용하여 프로젝트의 임상 단계를 위한 강력한 기반을 구축할 수 있습니다.

당사의 다중 오믹스 분석은 세포 표면 마커를 추가 정보 층으로 측정하여 각 세포의 유전자형과 함께 면역 표현형을 추적할 수 있습니다.


 Measuring Viral Integration


바이러스로 형질 도입된 세포의 경우 Tapestri는 단일 세포 수준에서 형질도입 효율과 벡터 복제 수(Vector Copy Number)를 동시에 측정할 수 있습니다. 기존 PCR 분석과 달리 제한 희석, 표준 곡선 또는 세포 배양이 필요하지 않으므로 워크플로가 몇 주에서 며칠로 단축됩니다.

 Measuring Gene Editing


CRISPR 또는 기타 유전자 편집 도구가 활용된 치료법의 경우 Tapestri는 각 세포에서 온 및 오프 타겟 편집을 동시에 측정할 수 있습니다. 또한 다중 편집, 접합성 및 전위를 평가할 수 있습니다. 기존의 대량 NGS 분석과 달리 Tapestri는 개별 세포의 데이터를 제공하므로  세포 간 변이을 이해할 수 있습니다.

 

 

Tapestri Platform을 cell and gene therapy 연구에 어떻게 적용할 수 있는지

실제 연구 사례를 살펴보세요!

 


 

 



Ten Hacken, E. et al. Genome Biology (2020) 

 

 

Abstract

CRISPR-Cas9 gene editing has transformed our ability to rapidly interrogate the functional impact of somatic mutations in human cancers. Droplet-based technology enables the analysis of Cas9-introduced gene edits in thousands of single cells. Using this technology, we analyze Ba/F3 cells engineered to express single or multiplexed loss-of-function mutations recurrent in chronic lymphocytic leukemia. Our approach reliably quantifies mutational co-occurrences, zygosity status, and the occurrence of Cas9 edits at single-cell resolution.

 

DOI : 10.1186/s13059-020-02174-1



  

In-depth Quantification of Cell and Gene Therapy DNA Integrations Enabled with Single-cell Sequencing

 

• 클론 증식 프로토콜을 제거하여 제조와 테스트 사이의 시간을 크게 단축할 수 있습니다.

• 최대 10,000개의 단일 세포 집단 내에서 탁월한 정밀도로 형질 도입된 세포와 형질 도입되지 않은 세포를 식별합니다.

• 개발 중 바이러스 형질도입 프로토콜을 신속하게 최적화하고 생산 중 형질 도입된 세포의 품질 측정할 수 있습니다.

 

 

 

A schematic of cell and gene therapy during development and production.

 

세포 및 유전자 치료는 유전질환의 치료법를 변화시키고 있으며, 한때 치료할 수 없다고 생각되었던 암과 유전 질환을 치료한 사례들이 보고되고 있습니다. 세포 및 유전자 요법은 체 외에서 대상 세포의 유전 물질을 변경한 후 변형된 세포를 환자에게 투여하고 질병에 걸린 세포에 면역 반응을 일으키거나  유전 질환에 관여하는 세포를 대체하여 증식합니다.

단일 세포 시퀀싱 기술은 생체 내 및 생체 외 세포 및 유전자 치료법 개발을 위한 흥미롭고 새로운 기능을 제공합니다. 수천 개의 단일 세포에서 DNA 통합의 유무를 정확하게 측정함으로써 연구자들은 프로토콜을 더 잘 최적화하고 시장 출시 시간을 단축할 수 있습니다. 세포가 바이러스 벡터로 형질도입되었을 때, 단일 세포 분석은 형질도입된 세포의 예상 비율과 관찰된 비율 사이의 높은 상관관계와 샘플 복제물 간의 탁월한 정밀도를 보여주었습니다. 또한, 단일 세포 시퀀싱은 클론 증식에 필요한 제조에서 결과 테스트까지의 시간을 몇 주에서 며칠로 단축했습니다. 단일 세포 시퀀싱의 이러한 특성은 제조된 임상 세포 및 유전자 치료 제품의 치료 개발 및 출시 테스트를 간소화합니다.

 

 

 TRANSDUCTION

 

 

 

  Tapestri는 0, 25, 50, 75 및 100% 렌티바이러스로 형질도입된 세포(각각의 N=5)로 대조군 샘플의 백분율을 정량화하는 데 사용되었습니다. 그래프는 예상되는 형질도입 백분율과 관찰된 형질도입 백분율 사이의 선형성과 복제물 간의 높은 정밀도를 보여줍니다.

 

 

  

Deep Understanding of Cell and Gene Therapy Genome Editing Protocols Enabled With Single-cell Sequencing


• 기존의 여러 bulk 분석을 하나의 단일 세포 시퀀싱 분석으로 대체할 수 있습니다.

• 샘플당 최대 10,000개의 단일 세포에서 편집, 접합, 동시 발생 및 전위를 동시에 식별가능합니다.

• 개발 중에 게놈 편집 프로토콜을 최적화하고 생산 제조 및 출시 테스트 중에 우수한 제어를 얻습니다.

  





3개의 유전자(HBB, CLTA 및 RAB11A)가 암 세포주에서 CRISPR/Cas9를 사용하여 편집되었습니다
  

Tapestri 분석은 각 표적 유전자에 대한 온-타겟 편집 및 예측된 오프-타겟 편집(% indel)을 감지했습니다.

 Tapetri 분석은 높은 감도로 전위 이벤트를 감지했습니다(세포의 0.2-1.8%).

 


 

Measure multiple on- and off-target genome editing events

 

유전자 편집 시스템이 실험실연구에서 임상 세포 치료법으로  빠르게 이동함에 따라 복잡한 시스템에 대한 세포 수준의 이해가 성공의 열쇠입니다. 임상 적용 과정에서 유도된 돌연변이의 정확한 특성을 완전히 이해하려면 편집된 세포 시스템의 특성을 철저히 분석해야 합니다. 타겟에 맞는 효과와 타겟을 벗어난 효과를 감지하고 정확하게 정량화하는 것이  똑같이 중요합니다.  개발에서 생산에 이르기까지 편집된 세포 시스템에 대한 신중한 분석은 생체 외 및 생체 내 치료제를 임상에 도입하려는 사람들에게 우선 순위입니다.

 

Percent of alleles edited, at single-cell level, using the TapestriPlatform. The Tapestri Platform resolves the distribution of zygosity and co-occurrence of all 27 possible on-target mutation combinations induced by genome-editing system at three on-target loci.

 


Multi-omic SNV, CNV and protein sequencing from thousands of single cells

 

Mission Bio 사의 Tapestri 플랫폼은 단일 세포에서 유전자형(DNA)  및 표현형(Protein)  데이터를 동시에 분석할 수 있는 유일한 시스템입니다. DNA를 기반으로 하는 독점 기술인 Two-step microfluidic workflow 통해 SNV, CNV 및 단백질을 포함한 분석물을 동시에 검출할 수 있습니다.

 

 


  

Performance of the Tapestri® Platform for Single-Cell Targeted DNA Sequencing

 

Tapestri single-cell DNA analysis workflow에 대한 설명과 Tapestri 플랫폼의 변이체 감도, 검출 한계, 혼합 세포 및 유전자 커버리지 등을 포함한 다양한 성능 매트릭스를 확인하실 수 있습니다.