Platforma

Platforma là một ứng dụng phần mềm tin sinh học (bioinformatics) toàn diện từ đầu đến cuối (end-to-end) được phát triển bởi MiLaboratories dành cho các chiến dịch khám phá kháng thể, TCR (thụ thể tế bào T) và peptide quy mô lớn.

Platforma hỗ trợ cả quá trình khám phá in vitro (phage display và yeast display) cũng như khám phá in vivo (gây miễn dịch và phân tích tế bào đơn). Nền tảng này thực hiện đồng thời phân loại dòng vô tính (clonotyping), phân tích làm giàu (enrichment analysis), phát hiện rủi ro phát triển (liability flagging) và phân cụm cấu trúc (structural clustering) trong một môi trường white-box được quản lý và minh bạch.

Platforma cho phép các nhà khoa học phòng thí nghiệm thực nghiệm (wet-lab scientists) triển khai các quy trình phân tích tính toán phức tạp mà không cần một đội ngũ sinh học tính toán chuyên biệt.

Ngoài ra, nền tảng chuyển đổi dữ liệu đọc NGS thô thành một danh sách ưu tiên các ứng viên dẫn đầu đa dạng, có tiềm năng phát triển cao.

Được xây dựng trên MiXCR, một trong những công cụ phổ biến nhất hiện nay trong phân tích hồ sơ miễn dịch (immune repertoire profiling), Platforma cung cấp các giải pháp khám phá toàn diện, được thiết kế riêng cho từng mục đích nghiên cứu.

Khám phá kháng thể in vitro

Phân tích các thư viện phage display và yeast display, theo dõi mức độ làm giàu qua từng vòng tuyển chọn (panning), đồng thời phân biệt các chất liên kết thực sự (true binders) với các dòng vô tính phát triển nhanh nhưng không có giá trị (passenger clones).

Khám phá kháng thể in vivo

Xác định sự ghép cặp tự nhiên giữa chuỗi nặng và chuỗi nhẹ của kháng thể (heavy/light chain pairing), theo dõi quá trình đột biến soma (somatic hypermutation) đến dòng mầm (germline), đồng thời tích hợp dữ liệu bulk, single-cell và multi-omics vào một ma trận quyết định duy nhất.

Cách sử dụng Platforma

Platforma được triển khai trên cơ sở hạ tầng riêng của người dùng (HPC hoặc đám mây riêng).

Người dùng có thể lựa chọn các khối phân tích sinh học có sẵn hoặc xây dựng các khối tùy chỉnh phù hợp với quy trình thí nghiệm.

Chú giải dữ liệu và phân loại dòng vô tính

Xử lý dữ liệu đầu ra VDJ từ 10x Genomics, dữ liệu giải trình tự tế bào B đơn và các thư viện hiển thị VHH/scFv/Fab bằng công cụ MiXCR tích hợp.

Cho phép trích xuất các clonotype riêng biệt và xác định gen V(D)J một cách nhanh chóng.

Phân cụm clonotype ở quy mô lớn

Xử lý hàng triệu trình tự thuộc hồ sơ tế bào B mà không cần đội ngũ chuyên gia sinh học tính toán riêng.

Sử dụng công cụ MMSeqs2 để nhóm các trình tự thành các họ chức năng riêng biệt dựa trên vùng CDR, vùng framework hoặc toàn bộ trình tự.

Điều này đảm bảo tạo ra một bảng ứng viên dẫn đầu có tính đa dạng cấu trúc cao.

Đặc tính hóa thư viện

Đánh giá mức độ đa dạng ban đầu của thư viện và tính toàn vẹn cấu trúc thông qua các chỉ số cấp độ trình tự trong suốt các vòng tuyển chọn.

Theo dõi dòng tiến hóa và cây SHM

Xây dựng cây đột biến soma (SHM) để theo dõi quá trình trưởng thành ái lực từ các tổ tiên chung thuộc dòng mầm.

Mối quan hệ phát sinh loài được hiển thị hoàn toàn thay vì bị che giấu trong một hệ thống hộp đen.

Phân tích làm giàu

Tính toán mức thay đổi làm giàu (fold-change) giữa các vòng tuyển chọn.

Sử dụng mẫu đối chứng âm để phân biệt các chất liên kết đặc hiệu với kháng nguyên và các dòng vô tính phát triển nhanh.

Đánh giá khả năng phát triển và phát hiện rủi ro

Tự động xếp hạng các ứng viên kháng thể dựa trên khả năng phát triển.

Phát hiện các rủi ro về cấu trúc và trình tự trực tiếp trên phân tử trước khi thực hiện các bước xác nhận thực nghiệm tốn kém.

Mô hình hóa cấu trúc

Tạo mô hình kháng thể 3D để đánh giá bề mặt paratope và hỗ trợ lựa chọn ứng viên dựa trên thông tin cấu trúc.

Ưu tiên lựa chọn ứng viên dẫn đầu

Tích hợp điểm làm giàu, chỉ số rủi ro và dữ liệu phân cụm trong cùng một không gian làm việc.

Kết quả được trực quan hóa thông qua bản đồ tương tác của không gian kháng thể.

Các tính năng chính của Platforma

Lắp ráp V(D)J và phân loại clonotype với khả năng sửa lỗi của MiXCR

Phân tích làm giàu và fold-change trong các vòng tuyển chọn với theo dõi đối chứng âm

Cây dòng tiến hóa đột biến soma (SHM) đến tổ tiên dòng mầm

Lập bản đồ đặc hiệu kháng nguyên — tích hợp dấu ấn bề mặt, đo tế bào dòng chảy (flow cytometry) và điểm liên kết kháng nguyên vào dữ liệu repertoire để xác nhận chức năng

Trực quan hóa dữ liệu tương tác bằng biểu đồ động và UMAP để hiển thị toàn bộ không gian kháng thể

Phân cụm cấu trúc 3D và phân tích paratope dựa trên epitope dự đoán

Chú thích rủi ro về trình tự và cấu trúc nhằm giảm thiểu rủi ro phát triển

Lựa chọn bảng ứng viên dẫn đầu tích hợp dữ liệu làm giàu, rủi ro, phân cụm và chức năng

Các trường hợp sử dụng chính

Khám phá kháng thể in vitro

Khai thác dữ liệu tuyển chọn từ công nghệ phage display và yeast display để xác định các chất liên kết có ái lực cao và khả năng làm giàu ổn định.

Khám phá kháng thể in vivo

Phát hiện các ứng viên trị liệu hiếm và có ái lực cao bằng cách phân tích các repertoire miễn dịch tự nhiên.

Theo dõi quá trình đột biến soma (SHM) bằng các cây phát sinh loài mạnh mẽ và tích hợp dữ liệu single-cell multi-omics với sự ghép cặp chuỗi nặng/chuỗi nhẹ tự nhiên.

Khám phá peptide

Theo dõi sự làm giàu trong các thư viện peptide display để xác định các ứng viên đa dạng và có khả năng phát triển.

Nghiên cứu chuyển giao (Translational Research)

Giải mã repertoire miễn dịch thích ứng, liên kết trực tiếp tín hiệu repertoire TCR/BCR với kết quả lâm sàng của bệnh nhân và so sánh các nhóm bệnh nhân khác nhau.

Phân tích đa omics (Multi-omics)

Tích hợp dữ liệu phiên mã học (transcriptomics) và repertoire miễn dịch để phát hiện các dấu ấn loại tế bào mới và các con đường chức năng được làm giàu.

Ưu điểm của Platforma

Quy trình end-to-end không cần lập trình (no-code)

Một giải pháp toàn diện giúp vận hành toàn bộ quy trình khám phá thông qua giao diện người dùng tương tác.

Xử lý dữ liệu quy mô hàng tỷ

Được thiết kế cho xử lý dữ liệu lớn, có khả năng phân tích hàng tỷ trình tự mà không tạo ra điểm nghẽn tính toán.

Lựa chọn ứng viên dẫn đầu thông minh

Quy trình lựa chọn ứng viên thực hiện đồng thời việc lọc, chấm điểm và đa dạng hóa.

Thay vì sử dụng phương pháp xếp hạng đơn giản "Top-N" có thể tạo ra các dòng vô tính trùng lặp, Platforma lựa chọn đại diện tốt nhất từ mỗi họ clonotype.

Nhờ đó, nền tảng cung cấp các ứng viên dẫn đầu có khả năng phát triển cao, đa dạng về cấu trúc và được tối ưu hóa trong một quy trình thống nhất.

Thích ứng với sinh học của bạn, không phải ngược lại

Platforma được thiết kế để thích ứng với yêu cầu sinh học của từng dự án.

Nền tảng hỗ trợ các định dạng không tiêu chuẩn như VHH, kháng thể hai đặc hiệu sử dụng công nghệ knob-in-hole, kháng thể ba đặc hiệu và scaffold tùy chỉnh.

Ngoài ra, Platforma có thể cấu hình các thiết kế thí nghiệm nâng cao như DMS, pH-switch selection, multi-arm panning và Tite-Seq theo từng quy trình cụ thể.

Nếu một khối phân tích cần thiết chưa tồn tại, các nhà khoa học của MiLaboratories có thể xây dựng mới.

Minh bạch hoàn toàn — không có hộp đen

Tất cả bộ lọc, trọng số và quy tắc xếp hạng đều có thể được xem và chỉnh sửa.

Logic của các khối phân tích dựa trên công nghệ mã nguồn mở và các công cụ chuẩn tham chiếu, cung cấp môi trường phân tích có thể kiểm toán đầy đủ.

Triển khai tại nơi dữ liệu tồn tại

Platforma có thể được triển khai trên môi trường đám mây riêng hoặc hệ thống nội bộ (on-premise) của người dùng.

Quyền chủ quyền dữ liệu cấp doanh nghiệp là một đặc điểm nền tảng trong kiến trúc của Platforma.