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, the researchers can determine the toxicity of whatever compound they are studying.

MIT biological engineers have developed a way to rapidly measure cell survival rates by growing many cell colonies and imaging their fluorescently labeled DNA. Imagen: y Ngo

“We have an automatic scanning system to do the fluorescent imaging, and afterward, the image analysis is completely automated,” Ngo says.

The researchers compared their new test to the gold-standard colony formation assay and found that the results were indistinguishable. They were also able to precisely reproduce data on the effects of gamma radiation on human lymphoblastoid cells, collected 20 years ago using the colony formation assay. Using the MicroColonyChip, the researchers obtained their data in three days, instead of three weeks.

“We were able reproduce radiation studies from 20 hace años que, using a process much easier than what they did,” Engelward says.

Greater sensitivity

The researchers also compared their new test to the two toxicity tests that are most commonly used by researchers and pharmaceutical companies, known as XTT and CellTiter-Glo (CTG). Both of these tests are indirect measures of cell viability: XTT measures cells’ ability to break down tetrazolium, a key step in cellular metabolism, and CTG measures intracellular levels of ATP, molecules that cells use to store energy.

“The MicroColonyChip is much more sensitive than the XTT assay, so it really gives you the ability to see subtle changes in cell survival, and it is as sensitive as the CTG assay while being more robust to artifacts,” Engelward says.

Using the new test, the researchers examined the effects of two DNA-damaging drugs used for chemotherapy and found that they could accurately reproduce the results obtained using the traditional colony formation assay. “We now plan to expand those studies in hopes of demonstrating that the test works for many more types of drugs and cells,” Ngo says.

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