La tecnología de laboratorio sobre partículas simplifica los ensayos unicelulares

El progreso tecnológico a menudo implica la miniaturización. Entonces, ¿qué puede hacer la miniaturización por el análisis unicelular? Consideremos células individuales que han sido divididas y analizadas en busca de productos secretados como anticuerpos. Cuanto mayor es el volumen de cada compartimento, mayor es el problema que plantea la difusión de los productos secretados fuera de las células. Sufre de sensibilidad.

Si los compartimentos son pocillos en una microplaca de 96 pocillos, una forma de mejorar la sensibilidad es cambiar de microplacas a chips de microfluidos. Sin embargo, es posible que sea necesario utilizar estos chips junto con equipos especializados, lo que puede reducir el rendimiento y al mismo tiempo aumentar el costo.

Estas dificultades las enfrentó el candidato a doctorado Joe De Rutte cuando trabajaba en el laboratorio dirigido por Dino Di Carlo, PhD, en la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA). De Rutte estaba contribuyendo a los esfuerzos del laboratorio para reinventar los microfluidos para hacerlos más funcionales y más accesibles para los científicos de laboratorio.

"Hemos creado una solución reactiva para problemas que tradicionalmente se abordan con instrumentos específicos", dice De Rutte. De Rutte y sus colegas describieron la solución (microportadores suspendibles a base de hidrogel) como una forma de democratizar el acceso a la detección de células funcionales de alto rendimiento (ACS Nano 2022; 16: 7242-7257).

Los microportadores, que De Rutte ahora está ayudando a comercializar como director ejecutivo de Partillion Bioscience, son partículas microscópicas con forma de cuenco que se mezclan con células en un tubo de ensayo estándar. Dado que cada cavidad de partículas actúa como una cámara celular individual, los científicos pueden examinar entre 10.000 y un millón de células por tubo de ensayo.

Los microportadores de Partillion se llaman nanoviales. Están disponibles en tamaños entre 35 y 50 µm (un poco más grandes que la mayoría de las células humanas) y su volumen es inferior a 1 nanolitro. Por el contrario, el volumen de una microplaca de 96 pocillos es de aproximadamente 300 microlitros, más de un millón de veces mayor.

"Nuestros nanoviales permiten el aislamiento de células individuales y la captura precisa de anticuerpos secretados con una sensibilidad excepcional", afirma De Rutte. “A diferencia de los métodos tradicionales, los nanoviales se integran perfectamente en los flujos de trabajo existentes, de modo que los investigadores pueden aprovechar sus equipos existentes. Esto simplifica el proceso y aumenta significativamente el rendimiento y la diversidad de la detección, lo que lleva a una identificación más rápida y precisa de candidatos a anticuerpos prometedores.

Di Carlo y sus colegas han comparado las plataformas de microportadores con aplicaciones o aplicaciones de software, cada una de las cuales, en su propio dominio, es compatible con la infraestructura estándar: "(Las plataformas de microportadores pueden ejecutarse) en hardware de instrumentos de ciencias biológicas ubicuos, más rápidamente. Promueve la adopción y la generalización. impacto" (Ano. química2024; 96: 7817-7839).

una experiencia de aprendizaje

Pasar un verano en 2015 trabajando en el Laboratorio de Sistemas Biohíbridos de la Universidad de Tokio mientras era estudiante de posgrado en la Universidad de California en Santa Bárbara le enseñó a De Rutte a pensar de nuevas maneras. "Era un laboratorio muy multidisciplinario", dice De Rutte. “Las 40 o 50 personas que trabajan allí abordan la ciencia con creatividad. Muchos de sus proyectos fueron descabellados, como la creación de sensores químicos similares a los receptores olfativos de los mosquitos. La cultura del laboratorio giraba cada vez más en torno a la innovación y la mezcla creativa de ideas. Los conceptos suelen pasar de la idea al prototipo en un solo día.

"Fue la combinación de esta creatividad y la investigación con un propósito que encontré más tarde en el laboratorio de Di Carlo lo que realmente marcó la diferencia", dice De Root. “La fusión de estos dos entornos (libertad exploratoria en Tokio y trabajo centrado e impulsado por aplicaciones en UCLA) fue esencial. Sin ambos, la tecnología nanovial nunca se habría realizado”.

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El mayor catalizador en términos de formación de Partillion, dice De Rutte, fue la respuesta a su presentación, "Encapsulación de alto rendimiento y selección de células basadas en la secreción de anticuerpos utilizando tecnología de laboratorio sobre partículas", en la Sociedad de In Lab. Automatización. Y la conferencia Screening 2020: "Gané el Premio a la Innovación, el máximo galardón que se otorga a un investigador que se presenta allí".

Esta validación reforzó la confianza de De Rutte en la tecnología que desarrolló con Di Carlo. En 2020, cuando llegó la COVID-19 y muchos laboratorios cerraron, cofundó Partillion. “Comenzamos a crear una plataforma de presentación, a solicitar subvenciones para investigación y a buscar un espacio para la incubadora”, recuerda. La financiación inicial provino de amigos y familiares, una subvención de investigación de innovación para pequeñas empresas y financiación inicial de dos grupos de riesgo. Partillion cerró su primera ronda inicial de 5 millones de dólares a finales de 2022. También recibe ingresos de clientes en Estados Unidos y pronto recibirá ingresos de clientes en Japón.

De Rutte asumió el cargo de director ejecutivo sin experiencia en gestión biofarmacéutica. Para compensar esa falta de experiencia, recurrió a ejecutivos experimentados de empresas de inversión y biofarmacia como asesores.

posición única en el mercado

"Estamos en una posición única en el mercado y esto nos da una gran flexibilidad", comenta De Rutte. En particular, esto ayudó a Partillion a llegar al mercado más rápido y ganar participación de mercado aprovechando herramientas que la gente ya puede usar en sus laboratorios.

De Rutte dice que para muchos presupuestos-
Esta es "la primera vez que han podido acceder a técnicas sofisticadas como la detección directa de células plasmáticas u otros ensayos unicelulares que caracterizan la función de los anticuerpos", lo que limita a los investigadores acostumbrados a la detección de hibridomas y otros enfoques heredados. Dice que incluso los grandes laboratorios acostumbrados a sofisticadas tecnologías de detección de microfluidos están encontrando valor en los nanoviales, que permiten un inicio y una detección más rápidos de más células de lo que normalmente se espera.

Descubrimiento de anticuerpos y más

"Estamos viendo mucho interés en el descubrimiento de anticuerpos y todavía hay muchas oportunidades", afirma De Rutte. “Por ejemplo, estamos trabajando para desarrollar y mejorar nuestro flujo de trabajo para detectar objetivos de membrana celular, como canales iónicos y receptores acoplados a proteína G. Puede resultar complicado demostrarlos porque son difíciles de expresar de forma recombinante.

Partillion ha lanzado un programa de acceso temprano para su flujo de trabajo de detección multicelular de alto rendimiento. El nuevo formato permite a los científicos localizar la célula secretora de anticuerpos y la célula que expresa la proteína diana en su membrana. De Rutte dice que la compañía está mirando más allá del espacio de los anticuerpos hacia cualquier lugar donde los científicos necesiten dividir células o productos celulares.

Según De Rutte, un desafío clave para la empresa es centrarse en "proporcionar una mejor orientación sobre algunas de las partes omnipresentes del flujo de trabajo para soportar mejor los dispositivos que interactúan con nuestros productos". Admite que, dado el tamaño de la empresa, este enfoque puede resultar difícil de mantener: “Somos un equipo pequeño, por lo que es fundamental que el equipo comprenda dónde centrar mejor sus esfuerzos para obtener beneficios inmediatos y también explorar áreas que lo permitan. conducir al progreso en el futuro”.

Partillion llevará su tecnología a Japón mediante un acuerdo de distribución con Sony. "Nuestra tecnología es compatible con muchos dispositivos diferentes de Sony y otros grupos tecnológicos, por lo que estamos trabajando en acuerdos adicionales", explica De Rutte. La compañía también está desarrollando el programa Nano-SEEDS para apoyar activamente los esfuerzos académicos para crear pruebas de próxima generación.

Para crear las condiciones para un crecimiento sostenible, Partillion está trabajando para ampliar su base de clientes y optimizar sus operaciones. "Tan pronto como alcancemos estos objetivos", declara De Rutte, "estamos seguros de que la rentabilidad se producirá de forma natural".