Durante casi 40 años, los fabricantes de medicamentos han utilizado células modificadas genéticamente como pequeñas fábricas de medicamentos. Tales células pueden programarse para secretar compuestos que produzcan medicamentos que se usan para tratar el cáncer y enfermedades autoinmunes como la artritis.

Los esfuerzos para desarrollar y fabricar nuevos tratamientos biológicos pueden beneficiarse de una nueva tecnología para clasificar rápidamente células vivas individuales en una configuración de laboratorio estándar. Con recipientes microscópicos de hidrogel en forma de cuenco llamados "nanoviales", un equipo de investigación dirigido por UCLA demostró recientemente la capacidad de seleccionar células en función de qué tipo son y qué compuestos, y cuánto de esos compuestos, secretan. El estudio fue publicado en la revista ACS Nano .

La tecnología también podría hacer avanzar la investigación biológica básica.

"Con esta tecnología, la comunidad científica puede descubrir nuevos conocimientos sobre procesos biológicos clave que representan una gran fracción de nuestros genes codificadores de proteínas", dijo Dino Di Carlo, autor correspondiente del estudio y profesor Armond y Elena Hairapetian de Ingeniería y Medicina en la Escuela de Ingeniería UCLA Samueli. "Pienso en la célula individual como el límite cuántico de la biología. El nanovial es la evolución de la placa de Petri hasta ese límite fundamental de una célula".

Di Carlo, quien también es miembro del California NanoSystems Institute en UCLA y del UCLA Jonsson Comprehensive Cancer Center, dijo que el uso de nanoviales ayuda a los científicos a superar las limitaciones de otros instrumentos para medir las secreciones celulares.

La técnica más común utiliza una rejilla de pequeños recipientes de plástico llamada placa de micropocillos, pero ese enfoque carece de la capacidad del nanovial para clasificar células individuales, y la tecnología actual generalmente requiere semanas para que crezcan suficientes células para que se puedan detectar las secreciones. La otra alternativa es un instrumento multimillonario, que se encuentra en solo unas pocas docenas de laboratorios en todo el mundo, que mide las secreciones de unas 10 000 células por experimento y puede clasificar las células vivas.

En comparación con ese instrumento, los nanoviales se pueden usar para realizar exámenes mucho más grandes, en millones de células, a una pequeña fracción del costo relativo, menos de un centavo por célula, frente a $1 o más por célula con el estándar actual.

Los nanoviales son tan pequeños que se necesitarían 20 millones para llenar una cucharadita. Están personalizados para capturar tipos específicos de células y se pueden aumentar con moléculas que se adhieren a las secreciones de una célula y brillan bajo luz de colores. Debido a que los nanoviales están hechos de un hidrogel, un polímero que contiene casi 20 veces su masa en agua, brindan un entorno húmedo relativamente similar al hogar natural de las células.

En el estudio, los investigadores examinaron células que habían sido diseñadas para secretar un fármaco de anticuerpos en particular. Usando nanoviales y un dispositivo analítico común llamado citómetro de flujo, seleccionaron las células que secretaban la mayor parte de ese anticuerpo y luego cultivaron esas células en colonias que produjeron más del 25 % más del fármaco que las colonias que no habían sido especialmente seleccionadas.

La capacidad de producir medicamentos de anticuerpos con esa mayor eficiencia podría reducir el costo de producción de medicamentos en un porcentaje similar, dijo Di Carlo.

Los científicos también demostraron que podían seleccionar células secretoras de anticuerpos raras que se unían específicamente a una molécula objetivo y podían identificar la información de la secuencia de ADN del anticuerpo secretado. Ese experimento, una parte clave para descubrir nuevos medicamentos de anticuerpos, tomó un día; los métodos tradicionales llevarían semanas.

Actualmente, los investigadores están utilizando nanoviales para estudiar células inmunitarias llamadas células T, que se utilizan en terapias celulares, así como para explorar fenómenos biológicos poco conocidos. La tecnología nanovial también es la base de una nueva empresa, Partillion Bioscience, que tiene su sede en el campus de UCLA en la incubadora Magnify de CNSI.

"Estamos emocionados de ver el impacto que tendrán los nanoviales para la investigación biológica ahora que están disponibles para que cualquiera los use", dijo Joseph de Rutte, coautor del artículo, quien obtuvo un doctorado de UCLA en 2020 y es coautor. fundador y presidente de Partillion.

Robert Dimatteo, quien obtuvo un doctorado de UCLA en 2021, es el otro coautor del artículo. Otros coautores de UCLA son Maani Archang, Sohyung Lee y Kyung Ha, quienes recientemente obtuvieron doctorados; los actuales estudiantes de doctorado Mark van Zee, Doyeon Koo, Michael Mellody y Shreya Udani; la científica asistente del proyecto Allison Sharrow; James Eichenbaum, quien recientemente obtuvo una licenciatura; y los profesores Andrea Bertozzi y Robert Damoiseaux. Otros autores son de la Universidad Johns Hopkins y la Universidad de Houston. + Explora más

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