Particelle Laser per applicazioni di codifica biologica: caratterizzazione della soglia ottica e stabilità

In recent decades, a key area of focus has been drug discovery, particularly in the realm of testing drug combinations. Modern drug discovery initiatives sift through vast arrays of compounds, screening millions to pinpoint a select few lead compounds that progress further in the drug development pipeline. However, current methodologies often rely on simplistic analyses, limited to one or two readouts per sample, measuring basic binary events like drug binding or cell viability. This narrow approach can lead to misleading results, hindering the identification of successful drug candidates. Consequently, there's a growing demand for multiplex analysis early in the drug discovery process to enhance the likelihood of identifying promising candidates. Barcoding has emerged as a promising strategy, with optical emission—such as fluorescence—being one of the most common methods. Nevertheless, the availability of unique barcodes remains constrained, with scalability hindered by spectral overlap among different fluorescent dyes. Yun’s group objective is to pioneer a novel optical encoding technology that surpasses the limitations of current methods and holds promise for revolutionizing high-throughput screening. Central to this innovation are "laser particles" (LPs). When stimulated by a specific pumping laser, LPs emit laser light that is 1000 times narrower than fluorescence. Sized at 1-2 micrometers, LPs are ideal for labeling micro-entities such as cells, microspheres, and other carriers, facilitating extensive sample encoding. My responsibility has involved optically characterizing LPs both individually and when integrated into polystyrene beads for use in drug discovery assays.

Negli ultimi decenni, un'area chiave di interesse è stata la scoperta di farmaci, in particolare nel campo della sperimentazione delle combinazioni di farmaci. Le iniziative moderne di scoperta di farmaci esaminano vaste serie di composti, selezionandone milioni per individuare un numero ristretto di composti guida che avanzano ulteriormente nella pipeline di sviluppo del farmaco. Tuttavia, le metodologie attuali si basano spesso su analisi semplicistiche, limitate a uno o due risultati per campione, misurando eventi binari di base come il legame del farmaco o la vitalità cellulare. Questo approccio limitato può portare a risultati fuorvianti, ostacolando l'identificazione di candidati farmacologici di successo. Di conseguenza, c'è una crescente domanda di analisi multiplex già nelle prime fasi del processo di scoperta di farmaci per aumentare la probabilità di individuare candidati promettenti. Il barcoding è emerso come una strategia promettente, con l'emissione ottica, come la fluorescenza, che rappresenta uno dei metodi più comuni. Tuttavia, la disponibilità di codici a barre unici rimane limitata, con la scalabilità ostacolata dalla sovrapposizione spettrale tra diversi coloranti fluorescenti. L'obiettivo del gruppo di Yun è sviluppare una nuova tecnologia di codifica ottica che superi i limiti dei metodi attuali e che prometta di rivoluzionare lo screening ad alta produttività. Al centro di questa innovazione ci sono le "particelle laser" (LPs). Quando stimolate da un laser di pompaggio specifico, le LPs emettono luce laser che è 1000 volte più stretta della fluorescenza. Con dimensioni di 1-2 micrometri, le LPs sono ideali per etichettare micro-entità come cellule, microsfere e altri vettori, facilitando l'ampia codifica dei campioni. La mia responsabilità ha riguardato la caratterizzazione ottica delle LPs sia singolarmente sia quando integrate in beads di polistirene per l'uso nei saggi di scoperta di farmaci.