Una mejor manera de medir la supervivencia celular

Medición de los efectos tóxicos de los compuestos químicos en diferentes tipos de células es crítico para el desarrollo de fármacos contra el cáncer, que debe ser capaz de matar a sus células diana. El análisis de la supervivencia celular es también una tarea importante en campos tales como la regulación ambiental, para probar los productos químicos industriales y agrícolas para los posibles efectos nocivos sobre las células sanas.

MIT ingenieros biológicos han ideado una nueva prueba de toxicidad que puede medir los efectos químicos sobre la supervivencia celular con mucha mayor sensibilidad que algunos de los más populares utilizados en la actualidad pruebas. También es mucho más rápido que la prueba estándar de oro, que no se utiliza ampliamente debido a que se necesita de dos a tres semanas para los resultados de rendimiento. La nueva prueba podría por lo tanto, ayudar a las empresas farmacéuticas e investigadores académicos identificar y evaluar nuevos medicamentos con mayor rapidez.

“Los ensayos de citotoxicidad son uno de los ensayos más utilizados en ciencias de la vida,”Dice Bevin Engelward, profesor de ingeniería biológica en el MIT y el autor principal del estudio.

y Ngo, un ex estudiante graduado del MIT y postdoctorado, es el autor principal del artículo, que aparece en feb. 5 cuestión de Cell Reports. Otros autores incluyen Tze Khee Chan, un ex estudiante graduado de la Alianza Singapur-MIT para la Investigación y Tecnología (INTELIGENTE); Jing Ge, un ex estudiante graduado del MIT; y Leona Samson, co-asesor de ONG y una profesora emérita del MIT de la ingeniería biológica.

La medición de la supervivencia

La prueba tradicional para medir la supervivencia celular, conocido como el ensayo de formación de colonias, consiste en cultivar las colonias de células en placas de cultivo de tejido de dos a tres semanas después de la exposición de las células a un compuesto químico u otro agente perjudicial como la radiación. Un investigador continuación, cuenta el número 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 pasaba contando colonias tales como estudiante graduado.

“El recuento es muy laborioso y dolorosamente difícil porque hay que hacer constantemente llamadas de juicio sobre lo que es una colonia en comparación con los residuos," ella dice. “Pocas personas utilizan el ensayo de formación de colonias más porque es difícil, demasiado lento, y requiere enormes cantidades de medios de cultivo celular, por lo que necesita una gran cantidad del compuesto a ensayar “.

En años recientes, los científicos han comenzado a utilizar otros métodos que son más rápidos, pero no es tan preciso y sensible como el ensayo de formación de colonias. Estas pruebas no miden directamente el crecimiento celular, sino que analizan la función mitocondrial.

Engelward y sus colegas propusieron desarrollar una prueba que podría generar resultados en sólo unos pocos días sin dejar a juego la precisión y la sensibilidad del ensayo de formación de colonias. El sistema que inventaron, lo que ellos llaman el MicroColonyChip, se compone de diminutas pozos en una placa. Tratadas y las células no tratadas se colocan en estos pozos y se empiezan a formar colonias muy pequeñas en un patrón de cuadrícula. Dentro de pocos días, antes de que las colonias se hacen visibles a simple vista, los investigadores pueden utilizar un microscopio para imagen ADN de las células, que está marcada con fluorescencia.

Mediante la modificación de código desarrollado originalmente por el ex-post-doctorado del MIT David Wood y el profesor del MIT Sangeeta Bhatia, los investigadores crearon un programa de software que mide la cantidad de ADN fluorescente en cada pocillo y luego calcula cómo se produjo el crecimiento celular mucho. Al comparar el crecimiento de las células tratadas y no tratadas, los investigadores pueden determinar la toxicidad de cualquier compuesto que estén estudiando.

Los ingenieros biológicos del MIT han desarrollado una forma de medir rápidamente las tasas de supervivencia celular mediante el cultivo de muchas colonias celulares y la obtención de imágenes de su ADN marcado con fluorescencia.. Imagen: y Ngo

“Tenemos un sistema de escaneo automático para tomar imágenes fluorescentes., y después, el análisis de la imagen está completamente automatizado,”Ngo dice.

Los investigadores compararon su nueva prueba con el ensayo de formación de colonias estándar y descubrieron que los resultados eran indistinguibles.. También pudieron reproducir con precisión datos sobre los efectos de la radiación gamma en las células linfoblastoides humanas., recogido 20 hace años usando el ensayo de formación de colonias. Usando el MicroColonyChip, los investigadores obtuvieron sus datos en tres días, en lugar de tres semanas.

“Pudimos reproducir estudios de radiación de 20 hace años que, usando un proceso mucho más fácil que el que hicieron ellos,"Engelward dice.

Mayor sensibilidad

Los investigadores también compararon su nueva prueba con las dos pruebas de toxicidad que utilizan más comúnmente los investigadores y las compañías farmacéuticas., conocido como XTT y CellTiter-Glo (CTG). Ambas pruebas son medidas indirectas de la viabilidad celular.: XTT mide la capacidad de las células para descomponer el tetrazolio, un paso clave en el metabolismo celular, y CTG mide los niveles intracelulares de ATP, Moléculas que utilizan las células para almacenar energía..

“El MicroColonyChip es mucho más sensible que el ensayo XTT, por lo que realmente te brinda la capacidad de ver cambios sutiles en la supervivencia celular, y es tan sensible como el ensayo CTG y al mismo tiempo más resistente a los artefactos.,"Engelward dice.

Usando la nueva prueba, Los investigadores examinaron los efectos de dos fármacos que dañan el ADN utilizados en la quimioterapia y descubrieron que podían reproducir con precisión los resultados obtenidos mediante el ensayo tradicional de formación de colonias.. "Ahora planeamos ampliar esos estudios con la esperanza de demostrar que la prueba funciona para muchos más tipos de fármacos y células.,”Ngo dice.

Además de ser útil para el desarrollo de fármacos, esta prueba también podría ser útil para las agencias reguladoras ambientales responsables para probar los compuestos químicos de los posibles efectos nocivos, Engelward dice. Otra posible aplicación es en la medicina personalizada, en el que podría ser utilizado para probar una variedad de fármacos en las células de un paciente antes de que se elige un tratamiento.

Fuente: http://news.mit.edu, por Anne Trafton