Tons vibrantes de amarelo, laranja, e o vermelho se move em ondas pela tela. Embora a tela pareça arte psicodélica, na verdade, está fornecendo informações médicas altamente técnicas - a atividade elétrica de um coração batendo, tingido com corantes sensíveis à voltagem para testar se há lesões ou doenças.

Esses corantes sensíveis à voltagem foram desenvolvidos e patenteados por pesquisadores da UConn Health, que agora embarcaram na comercialização de seus produtos para uso industrial e acadêmico.

Sinais elétricos ou tensões são fundamentais para o funcionamento natural do cérebro e do tecido cardíaco, e a sinalização elétrica interrompida pode ser uma causa ou consequência de ferimentos ou doenças. Medir diretamente a atividade elétrica das membranas com eletrodos não é possível para triagem de drogas ou diagnóstico por imagem devido ao seu tamanho minúsculo. A fim de tornar o potencial elétrico visível, pesquisadores usam sensores de tensão fluorescente, também conhecido como corantes sensíveis à voltagem ou VSDs, que fazem as células, tecidos, ou órgãos inteiros iluminam-se e permitem que sejam medidos com microscópios.

Nem todos os corantes respondem às mudanças de voltagem da mesma maneira, e há um compromisso comum entre sua sensibilidade e velocidade. Corantes mais lentos podem ser usados ​​para triagem de drogas com alta sensibilidade, mas eles não podem medir as características dos potenciais de ação rápida em alguns tecidos, como células cardíacas. Corantes rápidos podem ser usados ​​para potencial de ação de imagem, mas eles exigem caro, instrumentação customizada, e não são sensíveis o suficiente para resultados cristalinos em células individuais.

Professor de biologia celular e diretor do Centro de Análise e Modelagem Celular da UConn, Leslie Loew e sua equipe desenvolveram novos corantes rápidos que também são altamente sensíveis, eliminando a troca de velocidade / sensibilidade.

Movendo ideias além do laboratório

Loew e seus associados de pesquisa Corey Acker e Ping Yan dedicaram grande parte de suas carreiras ao desenvolvimento e caracterização de sondas fluorescentes de potencial de membrana, como corantes sensíveis à voltagem. A equipe tem fornecido seus corantes rápidos patenteados para colegas pesquisadores nos últimos 30 anos, mas só recentemente começaram a se interessar pela comercialização de seu trabalho.

Para aprender mais sobre a ciência do empreendedorismo, eles tiraram proveito de vários programas caseiros da UConn. O primeiro passo de Loew e Acker para o empreendedorismo começou no outono de 2016, quando foram aceitos no site do I-Corps da National Science Foundation (NSF) da UConn, Acelere o UConn. Eles atribuem ao programa uma base sólida para avaliar sua tecnologia e estratégia de negócios.

Lançado em 2015, O Accelerate UConn visa o avanço bem-sucedido de mais tecnologias universitárias ao longo do contínuo de comercialização. Sob os auspícios do Gabinete do Vice-Presidente de Pesquisa e do Centro de Empreendedorismo e Inovação de Connecticut (CCEI), O Accelerate UConn oferece aos participantes pequenas doações iniciais e treinamento empresarial abrangente.

"A experiência do Dr. Loew é um excelente exemplo de como a UConn pode transformar descobertas acadêmicas de alto potencial em produtos e serviços viáveis ​​com o treinamento certo, "diz Radenka Maric, Vice-presidente de pesquisa da UConn. "O Accelerate UConn ajuda nosso proeminente corpo docente a levar suas ideias para além do laboratório, para que possam se juntar às fileiras de outros empresários e líderes da indústria de sucesso de Connecticut, e ter impacto em nossas comunidades e na economia do estado. ”

Acker afirma que o programa também os ajudou a identificar uma nova e estimulante oportunidade de mercado voltada para as empresas farmacêuticas. Essas empresas precisam de corantes que sejam rápidos e sensíveis para a triagem de alto rendimento de potenciais alvos terapêuticos. Na triagem de drogas de alto rendimento, cientistas criam linhas celulares especiais, e, em seguida, usar equipamento avançado para aplicar roboticamente diferentes drogas a placas giratórias de células. As células são coradas com um corante sensível à voltagem que exibe qualquer alteração no potencial de membrana ou voltagem após a aplicação do medicamento com alterações na fluorescência. Acker estima que as empresas farmacêuticas e organizações de pesquisa contratadas (CROs) gastam mais de US $ 10, 000 nesses corantes para cada estudo de uma semana.

As tinturas que Loew, Acker, e o Yan Develop também permitirá que as empresas farmacêuticas respondam aos novos regulamentos de triagem de segurança cardíaca da Food and Drug Administration, chamados CiPA (o Comprehensive in vitro Proarrythmia Assay).

Os regulamentos da CiPA visam estabelecer melhores maneiras de detectar efeitos colaterais de novos medicamentos que podem causar arritmia cardíaca. Em um componente-chave da CiPA, a triagem é concluída em células cardíacas com um batimento cardíaco elétrico realista. Os corantes de sensibilidade rápida da equipe Loew podem oferecer às empresas farmacêuticas opções mais eficazes do que as disponíveis atualmente. Uma vez que a CiPA se aplica a todas as novas terapias, de medicamentos para perda de peso a medicamentos para alergia, Loew e Acker prevêem uma alta demanda por sua tecnologia.

"Inicialmente, aderimos ao programa Accelerate UConn para aprender como construir um negócio para que pudéssemos vender nossos corantes rápidos existentes para outros cientistas como nós. acabamos descobrindo um segmento de clientes totalmente novo com maior potencial e necessidades mais urgentes, "diz Acker." Nós nos sentimos sortudos por ter tido a oportunidade de participar deste programa de elite baseado aqui mesmo na UConn. "

Obtendo informações externas

Seguindo um dos princípios mais importantes do Accelerate UConn para "sair do prédio, "Acker conduziu dezenas de entrevistas com especialistas da indústria que usam VSDs para rastreamento de drogas. Todos eles expressaram a necessidade de corantes com sensibilidade aprimorada, velocidade mais rápida, e menos interações indesejadas ou toxicidade com as células sendo testadas.

Loew e sua equipe estavam confiantes de que poderiam cumprir.

Loew, Acker, e os novos corantes de Yan melhoram os sensores atuais usados ​​para triagem de drogas, que envolvem um sistema de dois componentes e transferência de energia entre os componentes. Os pesquisadores produzem corantes que usam um novo sistema VSD, onde a transferência de energia é mais eficiente, resultando em mais rápido, mais sensível, e corantes menos tóxicos.

Loew diz que o apoio dos programas de empreendedorismo da UConn foi fundamental para transformar sua descoberta inicial de projeto em produto.

"Aprendemos muito com esses programas, e ainda estamos colhendo os benefícios, "diz Loew." Ter como alvo o cliente certo nos ajudou a obter financiamento adicional para pesquisa por meio do Fundo de Comercialização de Tecnologia SPARK da UConn, e nos encorajou a formar uma startup, Sondas potenciométricas, para levar nosso produto ao mercado.

"Fornecemos VSDs a centenas de laboratórios de pesquisa cardíaca e neurocientífica por mais de 30 anos, "ele acrescenta." Temos esperança de que as sondas potenciométricas garantam que isso continue, especialmente agora que a demanda é alta e novas aplicações do setor comercial estão surgindo. "

A equipe está atualmente desenvolvendo um novo site que será um recurso para pesquisadores que usam essas técnicas de imagem de voltagem. Depois de lançado, ele estará acessível em www.potentiometrics.com.

Olhando para o futuro

Por meio de seu financiamento de Comercialização de Tecnologia UConn SPARK, a equipe conseguiu desenvolver e testar dois novos corantes, e eles conceitualizaram algumas possibilidades adicionais. Um de seus protótipos atuais é extremamente promissor, Loew diz.

Loew e Acker estão continuando a otimizar seus corantes e buscar financiamento complementar para comercializar seus produtos por meio do programa de Pesquisa de Inovação de Pequenas Empresas (SBIR) da NSF e BiopipelineCT, administrado pela Connecticut Innovations.

Eles também continuaram a crescer como empreendedores participando do CCEI Summer Fellowship. Potenciométricas Probes foi nomeado um finalista neste programa, e competirá por US $ 15 adicionais, Prêmio 000 no concurso Wolff New Venture, também administrado pelo CCEI.

Os membros da equipe esperam que um dia seus corantes tenham um grande impacto tanto para a indústria farmacêutica quanto para outros pesquisadores universitários.

"Como acadêmicos, "diz Loew, "nós realmente não pensamos em dinheiro. Estamos felizes em fazer nossa ciência e esperamos que ela ajude as pessoas um dia. Mas, considerando as necessidades de um usuário final além de outros cientistas, potencialmente levará a uma maior adoção de nossas descobertas, mais financiamento para nossos projetos, e, finalmente, mais descobertas científicas. Essa é uma mudança de cultura que vale a pena considerar. "