La medición de los efectos tóxicos de los compuestos químicos en diferentes tipos de células es fundamental para el desarrollo de medicamentos contra el cáncer, que deben ser capaces de matar sus células diana. El análisis de la supervivencia celular también es una tarea importante en campos como la regulación ambiental, para realizar pruebas industriales yproductos químicos agrícolas por posibles efectos nocivos sobre las células sanas.
Los ingenieros biológicos del MIT han ideado una nueva prueba de toxicidad que puede medir los efectos químicos sobre la supervivencia celular con una sensibilidad mucho mayor que algunas de las pruebas más populares que se utilizan en la actualidad. También es mucho más rápida que la prueba estándar de oro, que no esse utiliza porque se necesitan de dos a tres semanas para obtener resultados. La nueva prueba podría ayudar a las compañías farmacéuticas y a los investigadores académicos a identificar y evaluar nuevos medicamentos más rápidamente.
"Los ensayos de citotoxicidad son uno de los ensayos más utilizados en las ciencias de la vida", dice Bevin Engelward, profesor de ingeniería biológica en el MIT y autor principal del estudio.
Le Ngo, un ex estudiante de posgrado y posdoctorado del MIT, es el autor principal del artículo, que aparece en la edición del 5 de febrero de Informes de celda . Otros autores incluyen a Tze Khee Chan, un ex estudiante de posgrado en la Alianza de Investigación y Tecnología de Singapur-MIT SMART; Jing Ge, un ex estudiante de posgrado del MIT; y Leona Samson, co-asesora de Ngo y profesora emérita del MITde ingeniería biológica.
Medición de supervivencia
La prueba tradicional para medir la supervivencia celular, conocida como ensayo de formación de colonias, implica el crecimiento de colonias de células en placas de cultivo de tejidos durante dos o tres semanas después de exponer las células a un compuesto químico u otro agente nocivo como la radiación. Luego, un investigador cuentala cantidad de colonias para determinar cómo el tratamiento afectó la supervivencia de las células.
Parte de la motivación de Engelward para este estudio fue el recuerdo de las largas horas que pasó contando colonias como estudiante de posgrado.
"El conteo es realmente laborioso y dolorosamente difícil porque hay que juzgar constantemente qué es una colonia frente a escombros", dice. "Pocas personas usan el ensayo de formación de colonias porque es difícil, demasiado lento yrequiere grandes cantidades de medio de crecimiento celular, por lo que se necesita probar una gran cantidad del compuesto ".
En los últimos años, los científicos han comenzado a utilizar otros métodos que son más rápidos pero no tan precisos y sensibles como el ensayo de formación de colonias. Estas pruebas no miden el crecimiento celular directamente sino que analizan la función mitocondrial.
Engelward y sus colegas se propusieron desarrollar una prueba que pudiera generar resultados en solo unos días sin dejar de igualar la precisión y la sensibilidad del ensayo de formación de colonias. El sistema que inventaron, al que llaman MicroColonyChip, consiste en pozos diminutos en unLas células tratadas y no tratadas se colocan en estos pocillos y comienzan a formar colonias muy pequeñas en un patrón de cuadrícula. En solo unos días, antes de que las colonias sean visibles a simple vista, los investigadores pueden usar un microscopio para obtener imágenes de las células.ADN, que está marcado con fluorescencia.
Al modificar el código desarrollado originalmente por el ex postdoctorado del MIT David Wood y la profesora del MIT Sangeeta Bhatia, los investigadores crearon un programa de software que mide la cantidad de ADN fluorescente en cada pocillo y luego calcula cuánto crecimiento de células ocurrió. Comparando el crecimiento de las células tratadasy células no tratadas, los investigadores pueden determinar la toxicidad de cualquier compuesto que estén estudiando.
"Tenemos un sistema de escaneo automático para hacer las imágenes fluorescentes y, luego, el análisis de la imagen está completamente automatizado", dice Ngo.
Los investigadores compararon su nueva prueba con el ensayo de formación de colonias estándar de oro y encontraron que los resultados eran indistinguibles. También pudieron reproducir con precisión los datos sobre los efectos de la radiación gamma en las células linfoblastoides humanas, recolectados hace 20 años usando la coloniaensayo de formación. Usando el MicroColonyChip, los investigadores obtuvieron sus datos en tres días, en lugar de tres semanas.
"Pudimos reproducir estudios de radiación de hace 20 años, utilizando un proceso mucho más fácil que lo que hicieron", dice Engelward.
mayor sensibilidad
Los investigadores también compararon su nueva prueba con las dos pruebas de toxicidad más utilizadas por los investigadores y las compañías farmacéuticas, conocidas como XTT y CellTiter-Glo CTG. Ambas pruebas son medidas indirectas de la viabilidad celular: XTT mide las células'capacidad para descomponer el tetrazolio, un paso clave en el metabolismo celular, y CTG mide los niveles intracelulares de ATP, moléculas que las células utilizan para almacenar energía.
"El MicroColonyChip es mucho más sensible que el ensayo XTT, por lo que realmente le brinda la capacidad de ver cambios sutiles en la supervivencia celular, y es tan sensible como el ensayo CTG mientras es más robusto a los artefactos", dice Engelward.
Con la nueva prueba, los investigadores examinaron los efectos de dos fármacos que dañan el ADN utilizados para la quimioterapia y descubrieron que podían reproducir con precisión los resultados obtenidos con el ensayo tradicional de formación de colonias ". Ahora planeamos ampliar esos estudios con la esperanza de demostrarque la prueba funciona para muchos más tipos de fármacos y células ", dice Ngo.
Además de ser útil para el desarrollo de fármacos, esta prueba también podría ser útil para las agencias reguladoras ambientales responsables de probar compuestos químicos para detectar posibles efectos nocivos, dice Engelward. Otra posible aplicación es en la medicina personalizada, donde podría usarse para probar unvariedad de medicamentos en las células de un paciente antes de elegir un tratamiento.
Los investigadores han solicitado una patente sobre su tecnología. La investigación fue financiada por el Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental, incluido el Programa de Investigación Básica Superfund del NIEHS y los Institutos Nacionales de Salud.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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