並列化されたインピーダンスベースのプラットフォームを用いて、抗シストソーマ薬の連続的な用量反応特性評価を行う

Parallelized Impedance-Based Platform for Continuous Dose-Response Characterization of Antischistosomal Drugs.

• Paolo S Ravaynia
• Flavio C Lombardo
• Stefan Biendl
• Matthias A Dupuch
• Jennifer Keiser
• Andreas Hierlemann
• Mario M Modena

抄録

蠕虫症は、世界中で年間2億人以上の人に寄生しているSchistosoma属の熱帯寄生虫によって引き起こされる急性および慢性疾患である。抗シストソーマ化合物のスクリーニングは、スループットの低さと、寄生虫の表現型の視覚的評価の潜在的な主観性によって妨げられており、これが現在の薬剤アッセイに影響を与えている。ここでは、薬剤に曝露したSchistosoma mansoni schistosomulaの生存率を評価することができるインピーダンスベースのプラットフォームを紹介する。この自動化された並列化されたプラットフォームは、48時間以上の間、用量反応関係を偏りなく連続的に測定することが可能である。その後、このシステムを用いて、複雑な薬物誘発効果を示す抗精神病薬メチオテピンに対するシストソミュラの反応を調べた。寄生虫を連続的にモニタリングすることで、一過性の行動表現型が明らかになり、高い活性と速い作用速度を特徴とする薬剤の選択に不可欠な用量反応曲線の時間的特性を抽出することが可能になった。これらの測定結果は、インピーダンスに基づいた検出法が、in vitroでの抗生物質候補の特性評価に豊富な情報を提供し、新規リード化合物の同定のための有望なツールとなることを示している。

Schistosomiasis is an acute and chronic disease caused by tropical parasitic worms of the genus Schistosoma, which parasitizes annually over 200 million people worldwide. Screening of antischistosomal compounds is hampered by the low throughput and potential subjectivity of the visual evaluation of the parasite phenotypes, which affects the current drug assays. Here, an impedance-based platform, capable of assessing the viability of Schistosoma mansoni schistosomula exposed to drugs, is presented. This automated and parallelized platform enables unbiased and continuous measurements of dose-response relationships for more than 48 h. The platform performance is established by exposure of schistosomula to three test compounds, praziquantel, oxethazaine, and mefloquine, which are known to affect the larvae phenotypes. The system is thereafter used to investigate the response of schistosomula to methiothepine, an antipsychotic compound, which causes complex drug-induced effects. Continuous monitoring of the parasites reveals transient behavioral phenotypes and allows for extracting temporal characteristics of dose-response curves, which are essential for selecting drugs that feature high activity and fast kinetics of action. These measurements demonstrate that impedance-based detection provides a wealth of information for the in vitro characterization of candidate antischistosomals and, represents a promising tool for the identification of new lead compounds.

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