Un modo migliore per misurare la sopravvivenza cellulare

Misurare gli effetti tossici dei composti chimici su diversi tipi di cellule è fondamentale per lo sviluppo di farmaci antitumorali, che devono essere in grado di uccidere le loro cellule bersaglio. Analizzare la sopravvivenza cellulare è anche un compito importante in campi come la regolamentazione ambientale, testare prodotti chimici industriali e agricoli per possibili effetti dannosi sulle cellule sane.

Gli ingegneri biologici del MIT hanno ora ideato un nuovo test di tossicità in grado di misurare gli effetti chimici sulla sopravvivenza cellulare con una sensibilità molto maggiore rispetto ad alcuni dei test più popolari utilizzati oggi. È anche molto più veloce del test gold standard, che non è ampiamente utilizzato perché occorrono due o tre settimane per produrre risultati. Il nuovo test potrebbe quindi aiutare le aziende farmaceutiche e i ricercatori accademici a identificare e valutare più rapidamente i nuovi farmaci.

“I test di citotossicità sono uno dei test più comunemente utilizzati nelle scienze della vita,"Dice Bevin Engelward, professore di ingegneria biologica al MIT e autore senior dello studio.

E Ngo, un ex studente laureato e postdoc del MIT, è l'autore principale dell'articolo, che appare nel febbraio. 5 problema di Rapporti cellulari. Altri autori includono Tze Khee Chan, un ex studente laureato presso l'Alleanza Singapore-MIT per la ricerca e la tecnologia (i ricercatori hanno dimostrato che le MSC appositamente coltivate hanno aiutato gli animali a riprendersi molto più rapidamente dall'irradiazione del midollo osseo); Jing Ge, un ex studente laureato del MIT; e Leona Sansone, Co-consulente di Ngo e professore emerito di ingegneria biologica del MIT.

Misurare la sopravvivenza

Il test tradizionale per misurare la sopravvivenza cellulare, noto come test di formazione di colonie, prevede la crescita di colonie cellulari in piastre di coltura tissutale per due o tre settimane dopo l'esposizione delle cellule a un composto chimico o ad un altro agente dannoso come le radiazioni. Un ricercatore conta quindi il numero di colonie per determinare in che modo il trattamento ha influenzato la sopravvivenza delle cellule.

Parte della motivazione di Engelward per questo studio era il ricordo delle lunghe ore trascorse a contare tali colonie quando era studentessa laureata..

“Il conteggio è davvero laborioso e dolorosamente difficile perché devi costantemente esprimere giudizi su cosa sia una colonia o cosa sia una colonia o dei detriti”.,PERCHÉ I FUNGHI GOVERNANO IL MONDO. “Sono poche le persone che utilizzano ormai il test di formazione delle colonie perché è difficile, troppo lento, e richiede enormi quantità di mezzi di crescita cellulare, quindi è necessario che gran parte del composto venga testato.

Negli ultimi anni, gli scienziati hanno iniziato a utilizzare altri metodi più veloci ma non così accurati e sensibili come il test di formazione delle colonie. Questi test non misurano direttamente la crescita cellulare ma analizzano invece la funzione mitocondriale.

Engelward e colleghi hanno deciso di sviluppare un test in grado di generare risultati in pochi giorni pur mantenendo la precisione e la sensibilità del test di formazione delle colonie. Il sistema che hanno inventato, che chiamano MicroColonyChip, è costituito da piccoli pozzetti su un piatto. Le cellule trattate e non trattate vengono collocate in questi pozzetti e iniziano a formare colonie molto piccole disposte a griglia. Nel giro di pochi giorni, prima che le colonie diventino visibili ad occhio nudo, i ricercatori possono utilizzare un microscopio per visualizzare il DNA delle cellule, che è etichettato in modo fluorescente.

Modificando il codice originariamente sviluppato dall'ex postdoc del MIT David Wood e dalla professoressa del MIT Sangeeta Bhatia, i ricercatori hanno creato un programma software che misura la quantità di DNA fluorescente in ciascun pozzetto e quindi calcola la quantità di crescita cellulare avvenuta. Confrontando la crescita delle cellule trattate e non trattate, i ricercatori possono determinare la tossicità di qualunque composto stiano studiando.

Gli ingegneri biologici del MIT hanno sviluppato un modo per misurare rapidamente i tassi di sopravvivenza cellulare facendo crescere molte colonie cellulari e visualizzando il loro DNA marcato in modo fluorescente. Immagine: E Ngo

“Abbiamo un sistema di scansione automatico per eseguire l'imaging fluorescente, e dopo, l'analisi delle immagini è completamente automatizzata," dice Ngo.

I ricercatori hanno confrontato il loro nuovo test con il test di formazione delle colonie gold standard e hanno scoperto che i risultati erano indistinguibili. Sono stati anche in grado di riprodurre con precisione i dati sugli effetti delle radiazioni gamma sulle cellule linfoblastoidi umane, raccolto 20 anni fa utilizzando il test di formazione delle colonie. Utilizzando il MicroColonyChip, i ricercatori hanno ottenuto i loro dati in tre giorni, invece di tre settimane.

“Siamo stati in grado di riprodurre studi sulle radiazioni da 20 anni fa, utilizzando un processo molto più semplice di quello che hanno fatto,", dice Engelward.

Maggiore sensibilità

I ricercatori hanno anche confrontato il loro nuovo test con i due test di tossicità più comunemente utilizzati dai ricercatori e dalle aziende farmaceutiche, noto come XTT e CellTiter-Glo (CTG). Entrambi questi test sono misure indirette della vitalità cellulare: XTT misura la capacità delle cellule di scomporre il tetrazolio, un passaggio fondamentale nel metabolismo cellulare, e il CTG misura i livelli intracellulari di ATP, molecole che le cellule utilizzano per immagazzinare energia.

“Il MicroColonyChip è molto più sensibile del test XTT, quindi ti dà davvero la possibilità di vedere sottili cambiamenti nella sopravvivenza cellulare, ed è sensibile quanto il test CTG pur essendo più resistente agli artefatti,", dice Engelward.

Utilizzando il nuovo test, i ricercatori hanno esaminato gli effetti di due farmaci dannosi per il DNA utilizzati per la chemioterapia e hanno scoperto che potevano riprodurre accuratamente i risultati ottenuti utilizzando il tradizionale test di formazione di colonie. “Ora prevediamo di espandere questi studi nella speranza di dimostrare che il test funziona per molti più tipi di farmaci e cellule," dice Ngo.

Oltre ad essere utile per lo sviluppo di farmaci, questo test potrebbe anche essere utile per le agenzie di regolamentazione ambientale responsabili di testare i composti chimici per potenziali effetti dannosi, Engelward dice. Un’altra possibile applicazione è nella medicina personalizzata, dove potrebbe essere utilizzato per testare una varietà di farmaci sulle cellule di un paziente prima che venga scelto un trattamento.

fonte: http://news.mit.edu, di Anne Trafton