Por quase 40 anos, os fabricantes de medicamentos usaram células geneticamente modificadas como pequenas fábricas de medicamentos. Essas células podem ser programadas para secretar compostos que produzem drogas usadas para tratar câncer e doenças autoimunes, como artrite.
Os esforços para desenvolver e fabricar novos tratamentos biológicos podem se beneficiar de uma nova tecnologia para classificar rapidamente células vivas únicas em uma configuração de laboratório padrão. Com recipientes microscópicos de hidrogel em forma de tigela chamados "nanoviais", uma equipe de pesquisa liderada pela UCLA demonstrou recentemente a capacidade de selecionar células com base no tipo que elas são e quais compostos - e quanto desses compostos - elas secretam. O estudo foi publicado na revista ACS Nano .

A tecnologia também pode avançar na pesquisa biológica básica.

"Com essa tecnologia, a comunidade científica pode descobrir novos insights sobre os principais processos biológicos que representam uma enorme fração de nossos genes codificadores de proteínas", disse Dino Di Carlo, autor correspondente do estudo e professor de engenharia e medicina Armond e Elena Hairapetian da a Escola de Engenharia da UCLA Samueli. "Penso na célula única como o limite quântico da biologia. O nanovial é a evolução da placa de Petri até o limite fundamental de uma célula."

Di Carlo, que também é membro do California NanoSystems Institute da UCLA e do UCLA Jonsson Comprehensive Cancer Center, disse que o uso de nanovias ajuda os cientistas a superar as limitações de outros instrumentos para medir secreções celulares.

A técnica mais comum usa uma grade de minúsculos recipientes de plástico chamados de placa de micropoços, mas essa abordagem não tem a capacidade do nanotubo de classificar células únicas, e a tecnologia atual normalmente requer semanas para que células suficientes cresçam para que as secreções possam ser detectadas. A outra alternativa é um instrumento multimilionário, encontrado em apenas algumas dezenas de laboratórios em todo o mundo, que mede as secreções de cerca de 10.000 células por experimento e pode classificar células vivas.

Comparados a esse instrumento, os nanovias podem ser usados ​​para realizar triagens muito maiores – milhões de células – a uma pequena fração do custo relativo – menos de um centavo por célula, contra US$ 1 ou mais por célula usando o padrão atual.

Os nanoviais são tão pequenos que seriam necessários 20 milhões deles para encher uma colher de chá. Eles são personalizados para capturar tipos específicos de células e podem ser aumentados com moléculas que se ligam às secreções de uma célula e brilham sob luz colorida. Como os nanovias são feitos de um hidrogel – um polímero que retém quase 20 vezes sua massa em água – eles proporcionam um ambiente úmido relativamente semelhante aos lares naturais das células.

No estudo, os pesquisadores examinaram células que foram projetadas para secretar um determinado anticorpo. Usando nanovias e um dispositivo analítico comum chamado citômetro de fluxo, eles selecionaram as células que secretavam a maior parte desse anticorpo e, em seguida, transformaram essas células em colônias que produziram mais de 25% da droga do que as colônias que não foram especialmente selecionadas.

A capacidade de produzir medicamentos de anticorpos com essa eficiência aumentada pode reduzir o custo de produção de medicamentos em uma porcentagem semelhante, disse Di Carlo.

Os cientistas também mostraram que podiam escolher células secretoras de anticorpos raras que se ligavam especificamente a uma molécula-alvo e podiam identificar as informações da sequência de DNA do anticorpo secretado. Esse experimento, uma parte fundamental da descoberta de novas drogas de anticorpos, levou um dia; métodos tradicionais levariam semanas.

Os pesquisadores estão atualmente usando nanovias para estudar células imunes chamadas células T, que são usadas em terapias celulares, bem como para explorar fenômenos biológicos pouco compreendidos. A tecnologia nanovial também é a base para uma empresa iniciante, a Partillion Bioscience, baseada no campus da UCLA na incubadora Magnify do CNSI.

“Estamos empolgados em ver o impacto que os nanoviais terão para a pesquisa biológica agora que estão disponíveis para qualquer pessoa usar”, disse Joseph de Rutte, co-primeiro autor do artigo, que obteve doutorado pela UCLA em 2020 e é co-autor. fundador e presidente da Partillion.

Robert Dimatteo, que obteve doutorado pela UCLA em 2021, é o outro co-primeiro autor do artigo. Outros co-autores da UCLA são Maani Archang, Sohyung Lee e Kyung Ha, que recentemente obtiveram doutorados; atuais doutorandos Mark van Zee, Doyeon Koo, Michael Mellody e Shreya Udani; a cientista assistente do projeto Allison Sharrow; James Eichenbaum, que recentemente obteve um diploma de bacharel; e os professores Andrea Bertozzi e Robert Damoiseaux. Outros autores são da Universidade Johns Hopkins e da Universidade de Houston. + Explorar mais

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