Menú
ARRIBA: © The Scientist Staff
Conocemos el viejo dicho: la necesidad es la madre de la invención. Pues bien, el año 2020 nos ha demostrado que una pandemia mundial es una madre muy seria. Normalmente, nuestro concurso de las 10 mejores innovaciones se centra en las tecnologías de laboratorio, herramientas diseñadas para sondear los misterios de la biología básica. Pero cuando los biólogos se volcaron en la comprensión del SARS-CoV-2, el panorama de la innovación cambió en consecuencia, con el desarrollo de nuevas herramientas y la adaptación de las tecnologías existentes para hacer frente a la pandemia. Así que este año en The Scientist, nuestro concurso anual incorpora inventos destinados a comprender y, en última instancia, resolver el problema del COVID-19.
Entre las selecciones de nuestros jueces independientes para las 10 mejores innovaciones de 2020 se encontraban tecnologías básicas de laboratorio -como un analizador de proteoma unicelular y un sintetizador de genes de sobremesa- junto con productos centrados en la pandemia, como una prueba rápida de COVID-19, una herramienta que puede capturar perfiles de anticuerpos del plasma sanguíneo de pacientes convalecientes de coronavirus y una plataforma para caracterizar los glicanos en la proteína de espiga que tachona la superficie del SARS-CoV-2. La competencia entre las candidaturas estelares fue tan intensa que el Top 10 de este año contiene en realidad 12 productos, gracias a un par de empates.
A pesar de lo difícil que ha sido 2020 para todos nosotros, este tumultuoso año ha dado lugar a productos y enfoques prometedores para dilucidar el complejo mundo de la biología. Y aún más que eso, 2020 ha demostrado que la comunidad científica, cuando se enfrenta a un problema compartido, puede estar a la altura del desafío y unirse para reenfocar, investigar e innovar. Aquí, The Scientist presenta las herramientas y tecnologías que conforman las 10 principales innovaciones de este año.
A finales de marzo, la empresa de biotecnología AbCellera organizó una convocatoria con 40 investigadores para revisar los datos que habían recopilado sobre posibles anticuerpos contra el SARS-CoV-2. Utilizando las herramientas de microfluídica de alto rendimiento y de análisis unicelular de AbCellera para analizar muestras de pacientes de COVID-19, el equipo de la empresa había descifrado las secuencias genéticas que codifican cientos de anticuerpos que podrían tratar la enfermedad. Sin embargo, el examen manual de todos esos datos resultaba tedioso, por lo que el equipo los introdujo en Celium, una herramienta de visualización de datos que cruza más de un millón de puntos de datos de alta calidad de esos anticuerpos para revelar cuáles podrían funcionar mejor en los pacientes como terapia potencial. En tiempo real, durante la llamada, los investigadores utilizaron Celium para sondear esas relaciones y centrarse en el anticuerpo LY-CoV555 que, meses más tarde, entró en los ensayos clínicos como posible tratamiento de la COVID-19, dice Maia Smith, directora de visualización de datos en AbCellera y creadora de Celium. «Creo que eso lo dice todo».
Antes de que Celium saliera al mercado en 2017, los científicos que trabajaban con AbCellera para encontrar anticuerpos recibían de vuelta complejas hojas de cálculo de datos que eran difíciles de navegar, y era difícil saber por dónde empezar, dice Smith. Con Celium, los datos se presentan en un formato visual y la herramienta «te ayuda a identificar la molécula adecuada para tus necesidades», explica a The Scientist Fernando Corrêa, ingeniero de proteínas de Kodiak Sciences en Palo Alto (California). Se ha asociado con AbCellera para identificar anticuerpos para tratar enfermedades de la retina, y dice que el paquete de microfluidos de la compañía, el análisis de una sola célula y la herramienta de visualización de datos «agiliza el proceso de descubrimiento de anticuerpos de una manera fácil de usar.»
KAMDAR: «La respuesta de AbCellera a la pandemia subraya el poder real de la plataforma Celium en la intersección de la biología y la IA para hacer nuevos descubrimientos de anticuerpos a una velocidad vertiginosa.»
Prueba Abbott ID NOW COVID-19
Desde 2014, el sistema ID NOW de Abbott ha ayudado a los médicos a detectar las gripes A y B, el estreptococo A, el virus respiratorio sincitial (VRS) y, más recientemente, el SARS-CoV-2, en menos de 15 minutos. El dispositivo, del tamaño de una tostadora, funciona calentando las muestras nasales en una solución ácida que abre la envoltura de los virus, exponiendo su ARN, que ID NOW amplifica a una temperatura constante en lugar de los ciclos de calentamiento y enfriamiento que utilizan las máquinas de PCR. Al obtener la autorización de emergencia de la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos a finales de marzo, la prueba COVID-19 ID NOW fue una de las primeras pruebas accesibles al público estadounidense.
Norman Moore, director de asuntos científicos de Abbott para enfermedades infecciosas, afirma que el corto tiempo de respuesta de la prueba es fundamental para detener la propagación viral. «Eres el más infeccioso al principio, y si no tenemos ese resultado en ese tiempo, ¿de qué sirve que una prueba molecular salga dos semanas después?», dice a The Scientist.
Con más de 23.000 dispositivos ID NOW en uso en Estados Unidos, principalmente en clínicas de atención urgente y farmacias, Moore dice que su equipo está desarrollando pruebas compatibles con la plataforma para otras enfermedades infecciosas, como las infecciones de transmisión sexual.
J.D. Zipkin, director médico de GoHealth Urgent Care, que se asoció con el Aeropuerto Internacional de San Francisco para administrar la prueba ID NOW COVID-19 a los viajeros, califica la prueba como un cambio de juego. «Tomó una plataforma que ya es realmente buena para detectar estados de enfermedad muy específicos y la aplicó a la mayor necesidad pandémica que tenemos en este país», dice.
La plataforma ID NOW cuesta 4.500 dólares y cada prueba de COVID-19 cuesta 40 dólares.
CRUICKSHANK-QUINN: «La capacidad de recibir los resultados de la prueba COVID-19 a partir de un hisopo faríngeo o nasal en menos de 15 minutos puede proporcionar a los hospitales, escuelas o cualquier otra institución la capacidad de analizar rápidamente a las personas para determinar quiénes necesitarían autoaislarse en casa. Dado que es ligero y portátil, se puede utilizar en el campo y en sitios móviles como los lugares de prueba para conducir.»
BioLegend TotalSeq™-C Human Universal Cocktail v1.0
En 2017, los investigadores del Centro del Genoma de Nueva York publicaron un nuevo enfoque llamado CITE-seq que permite a los científicos evaluar las proteínas en las células individuales al mismo tiempo que hacen transcriptómica de una sola célula. CITE-seq funciona vinculando anticuerpos con oligonucleótidos que eventualmente pueden ser secuenciados para revelar si las proteínas objetivo estaban presentes y se unieron a sus correspondientes anticuerpos. La empresa de ciencias de la vida BioLegend obtuvo la licencia de CITE-seq y desarrolló el TotalSeqTM-C Human Universal Cocktail v1.0, una colección de 130 anticuerpos vinculados a oligos para el cribado masivo de las proteínas de la superficie celular de células individuales, para su uso en una plataforma de secuenciación unicelular de 10X Genomics.
En contraste con los enfoques de la proteómica basados en la evaluación visual de las proteínas etiquetadas, «ya no hay límite teórico en cuanto a la cantidad de proteínas que puedes ,» dice el Jefe de Proteogenómica de BioLegend, Kristopher «Kit» Nazor, añadiendo que la compañía ya está trabajando para ampliar el número de anticuerpos incluidos en el cóctel. «Eso aumenta enormemente las posibilidades de realizar descubrimientos imparciales».
«Es innovador en muchos sentidos», afirma la inmunóloga y genómica Alexandra-Chloé Villani, del Hospital General de Massachusetts, la Facultad de Medicina de Harvard y el Instituto Broad del MIT y la Universidad de Harvard. Al igual que muchos investigadores, Villani, que es una de las coordinadoras del segmento de células inmunitarias del Atlas Celular Humano, se dedicó este año a estudiar COVID-19. Ya ha utilizado el cóctel de BioLegend, lanzado a principios de agosto a un precio de 5.350 dólares por cinco viales de un solo uso, para analizar muestras de sangre de casi 300 pacientes que dieron positivo en la prueba del SARS-CoV-2.
«Cuando tienes la proteína de superficie y el ARN en la misma célula, realmente nos ayuda a obtener una definición más granular de las células inmunitarias implicadas» en la respuesta a la infección, dice Villani. «De hecho, conozco a muchos colegas de Estados Unidos y Europa que han utilizado este mismo panel para analizar sus cohortes de COVID… lo que significa que podremos combinar todos nuestros datos y compararlos. Y eso es increíble.»
MEAGHER: «Esta es una fusión realmente agradable de la secuenciación de próxima generación como una lectura digital para los códigos de barras de la secuencia y la tecnología de código de barras de una sola célula para permitir la proteómica cuantitativa de una sola célula.»
Siete puentes GRAF™
La publicación del genoma humano de referencia en 2013 fue un tremendo salto adelante para la biología, pero en cuanto a la representación real de la humanidad, se quedó bastante corto. Nuestros genomas están plagados de variantes que no están presentes en el genoma de referencia, que se construyó a partir de una pequeña muestra de individuos, principalmente de ascendencia europea. Para tener en cuenta la diversidad genética humana, la empresa de bioinformática Seven Bridges ha desarrollado una plataforma de análisis genómico llamada GRAF que intenta incluir todas las posibles iteraciones de secuencias genéticas en cualquier locus. El resultado de GRAF/Pan Genome Reference es un gráfico de las variantes conocidas en determinados puntos del genoma, en lugar de una secuencia de referencia lineal. Cuando los genomas se alinean con la referencia GRAF, cualquier deleción, inserción, polimorfismo de un solo nucleótido u otras variaciones no pasan desapercibidas, como podría ocurrir cuando se alinean con el genoma de referencia lineal.
Con el objetivo de impulsar la presencia de grupos subrepresentados en la investigación genómica, Seven Bridges anunció en junio que el acceso a su flujo de trabajo de detección de variantes en la línea germinal GRAF y a la referencia del genoma GRAF/Pan sería gratuito para los investigadores académicos. «Se trata del primer flujo de trabajo de nivel de producción que incorpora información sobre la ascendencia y la diversidad del genoma humano para proporcionar mejores llamadas de variantes y alineación», afirma la directora científica de la empresa, Brandi Davis-Dusenbery.
«La esperanza es que, al tener en cuenta esa complejidad en el análisis, se vean cosas que se estaban pasando por alto», afirma Bruce Gelb, director del Instituto Mindich de Salud y Desarrollo Infantil de la Escuela de Medicina Icahn del Monte Sinaí. «Esa ha sido una idea que ha estado flotando durante algunos años, pero nadie antes de lo que está haciendo Seven Bridges implementó un enfoque basado en gráficos que sea práctico. Son los primeros en hacerlo».
Gelb ha estado utilizando la plataforma GRAF para buscar variantes relacionadas con defectos cardíacos congénitos y comparando esas variantes con lo que aparece cuando utiliza los análisis de secuencia tradicionales. Hasta ahora, dice, parece que GRAF está identificando algunas variantes que, de otro modo, se habrían pasado por alto.
CRUICKSHANK-QUINN: «El hecho de que Seven Bridges GRAF se ponga a disposición de las instituciones académicas de forma gratuita allanará, sin duda, el camino hacia la medicina de precisión al permitir el avance de la investigación en poblaciones poco representadas sin la lucha del coste para los investigadores académicos.»
OXGENE TESSA
Un desafío central para la entrega de las terapias génicas a las células de los pacientes es el coste de fabricación del virus adeno-asociado (AAV), un vector habitual para los genes de interés, afirma Ryan Cawood, director general de la empresa biotecnológica británica OXGENE. «El primer producto de terapia génica con AAV que se aprobó en la UE costaba un millón de libras por dosis», afirma. «Si se quiere tratar una enfermedad que pueda aplicarse a miles de personas, simplemente no se puede fabricar una cantidad suficiente a un coste que la haga viable»
Actualmente, dice Cawood, se transfectan lotes de células humanas cultivadas con múltiples plásmidos para inducirlas a producir los vectores AAV que contienen un gen seleccionado. Pero los plásmidos son caros de fabricar y el proceso de transfección no es muy eficiente. En cambio, la infección con adenovirus induce naturalmente a las células a activar la replicación de los AAV. El problema es que los adenovirus también se replican y contaminan el producto AAV resultante. Para evitar este problema, OXGENE ideó un interruptor genético que detiene la actividad de un adenovirus a mitad de su ciclo vital dentro de una célula, de modo que programa a la célula para que produzca partículas de AAV pero no para que fabrique adenovirus. «Cuando el virus entra, sólo sale AAV; no sale más adenovirus», dice Cawood. La empresa empezó a vender su vector viral de grado de investigación, que llama TESSA, en septiembre, y tiene previsto empezar a ofrecer material de grado clínico el año que viene, añade. El coste del vector de grado de investigación comienza en 5.000 libras esterlinas, y depende del tamaño del lote de células a infectar.
BLAINEY: «Apoya la traducción de las terapias génicas. Demuestra el valor biotécnico de la ingeniería biológica.»
Sistema BioXp™ 3250 de Codex DNA
La empresa biotecnológica Codex DNA lanzó el sistema BioXp™ 3250 en agosto de 2020 como continuación de BioXp™ 3200, lanzado en 2014. La plataforma automatizada para el ensamblaje y la amplificación de ADN bajo demanda permite a los investigadores sintetizar genes y genomas más rápido que nunca, con el potencial de acelerar el desarrollo de vacunas, diagnósticos y tratamientos, afirma Peter Duncan, director de gestión de productos de Codex DNA. El equipo puede utilizarse con células cancerosas o con diversos agentes infecciosos, como el SARS-CoV-2.
Sin BioXp™ 3250 o su predecesor, los laboratorios que quieren sintetizar fragmentos de ADN, clones o genomas completos tienen que enviar las muestras para que las procese un tercero. Además de tener que lidiar con el tránsito, dicho procesamiento podría tardar semanas o meses. Con el BioXp™ 3250, cuyo precio es de 100.000 dólares, se pueden ensamblar secuencias de ADN de hasta 7.000 pares de bases en cuestión de días, con sólo pulsar un botón.
En lugar de tener que codificar el guión genético en un ordenador para experimentos específicos, los clientes pueden pedir un módulo que llega en unos dos días, listo para funcionar. El módulo tiene un código de barras que contiene toda la información necesaria; cuando el dispositivo lo escanea, se cargan las instrucciones para sintetizar el ADN deseado. Un técnico de laboratorio sólo tiene que insertar el módulo en el dispositivo y pulsar el botón de inicio, dice Duncan.
«El BioXp nos ha permitido realizar sencillos pasos de subclonación con las manos libres», dice Mark Tornetta, vicepresidente de Biologics Discovery en Tavotek Biotherapeutics, a The Scientist en un correo electrónico, describiendo cómo el laboratorio utiliza el dispositivo para generar bibliotecas NGS. Todos estos métodos en el BioXP nos ahorran tiempo y costes».
BLAINEY: «Democratizar la síntesis de genes colocando la capacidad en los laboratorios individuales para una entrega más rápida y unos costes más bajos con un alto rendimiento».»
Proteoma intracelular de célula única de IsoPlexis
.png)
La solución de Proteoma intracelular de célula única de IsoPlexis surgió de varios laboratorios de Caltech, todos ellos buscando mejores formas de monitorizar las interacciones proteína-proteína
en las células cancerosas con el objetivo de desarrollar tratamientos dirigidos. Con los métodos tradicionales, como el Western blot, la espectrometría de masas y la citometría de flujo, sólo pueden seguirse un par de tipos de proteínas en un momento dado. Con el sistema de Isoplexis, lanzado en julio, los investigadores pueden monitorizar 30 o más vías proteicas, con resultados disponibles en el mismo día.
Con la tecnología anterior, la fosforilación se utilizaba para identificar la función de las proteínas individuales, sin saber cómo funcionan juntas. El Proteoma Intracelular de una sola célula revela la función de la misma manera, pero también es capaz de proporcionar el contexto de las vías de señalización de proteínas enteras, descubriendo cómo funciona la red en su conjunto.
La comprensión de toda la red de vías celulares permite a los investigadores entender mejor los efectos posteriores de las células aberrantes, dice Sean Mackay, CEO y cofundador de IsoPlexis. En los cánceres, añade, este enfoque ayuda a evaluar la eficacia de los tratamientos dirigidos, como las terapias con anticuerpos o los fármacos de moléculas pequeñas.
«Dichas vías definen básicamente cómo se activan las células, es particularmente importante para el cáncer, donde la señalización de fosfoproteínas activada no sólo es un sello distintivo del cáncer», dice James Heath, que dirigió el laboratorio de Caltech que creó la tecnología hace ocho años, «sino que es un foco importante de los inhibidores dirigidos.»
MEAGHER: «La solución Single-Cell Intracellular Proteome utiliza una microfluídica innovadora para escalar lo que parece una química ELISA bien establecida hasta el nivel de las células individuales.»
GigaGen Surge
Los científicos han utilizado la inmunoglobulina intravenosa (IGIV) para tratar a pacientes inmunodeficientes o inmunodeprimidos y el plasma de convalecencia para tratar enfermedades infecciosas desde hace más de un siglo. Y el plasma es uno de los muchos tratamientos que se están probando ahora para la COVID-19. Pero las muestras biológicas extraídas de los donantes no son las terapias más estandarizadas. La plataforma Surge de GigaGen utiliza la secuenciación unicelular para «capturar y recrear» bibliotecas de anticuerpos de donantes de sangre. Para crear estas bibliotecas, la empresa pasa las muestras de sangre de los donantes por la plataforma Surge para aislar las células B productoras de anticuerpos individuales en microgotas y extraer el ARN que codifica los anticuerpos. A partir de estas secuencias genéticas pueden crear un «plano del sistema inmunitario de esa persona», afirma el director general de GigaGen, David Johnson.
Los investigadores de la empresa seleccionan entonces algunos de esos anticuerpos para diseñarlos en células de mamífero y crear un tratamiento con anticuerpos recombinantes, que dicen que es mucho más potente que el plasma de convalecencia o la IGIV, según los experimentos in vitro y las pruebas en modelos animales. Actualmente, GigaGen no tiene previsto vender Surge, sino que ha estado utilizando la plataforma para desarrollar tratamientos para cánceres, trastornos de inmunodeficiencia y, más recientemente, COVID-19. GigaGen espera comenzar los ensayos clínicos de su tratamiento contra el COVID-19, que utiliza más de 12.500 anticuerpos de 16 donantes, a principios de 2021. El objetivo de Surge es «desentrañar la complejidad del sistema inmunitario», dice Johnson, y luego adaptar los tratamientos con anticuerpos que provoquen la respuesta más fuerte.
Fred y Vicki Modell, que fundaron la Fundación Jeffrey Modell después de que su hijo Jeffrey muriera a los 15 años por complicaciones de una inmunodeficiencia primaria, dicen que han estado buscando una alternativa a la IGIV, que a veces escasea y puede provocar efectos secundarios en muchos pacientes. «está dando el mayor regalo de todos: está dando esperanza a los pacientes», dice Fred Modell.
CRUICKSHANK-QUINN: «Al combinar la tecnología de microfluidos de emulsión unicelular, la genómica y la ingeniería de bibliotecas de proteínas, esta terapia farmacológica con anticuerpos, si tiene éxito, podría revolucionar el tratamiento de la COVID-19, así como los tratamientos de muchas enfermedades diferentes.»
10X Genomics Chromium Single Cell Multiome ATAC + Gene Expression
Hace unos años, 10X Genomics lanzó un ensayo, ATAC-seq, para identificar regiones de cromatina abierta en células individuales; el producto ganó un lugar en las 10 mejores innovaciones de 2019 de The Scientist. Según la directora de marketing de productos, Laura DeMare, no pasó mucho tiempo antes de que los clientes clamaran por más, con comentarios del tipo: «‘Esto es genial, pero realmente nos encantaría obtener la información de la expresión génica y la información de ATAC-seq en la misma célula'». En septiembre, 10X lanzó Chromium Single Cell ATAC + Gene Expression, que recoge datos tanto epigenéticos como de expresión génica de núcleos individuales.
La plataforma etiqueta el ARNm y los fragmentos de cromatina abiertos de cada núcleo con códigos de barras de ADN, explica DeMare, y los ácidos nucleicos se amplifican y analizan. «Se puede empezar a relacionar realmente los elementos reguladores del genoma que activan o desactivan los genes», afirma. Los reactivos y el chip de microfluidos cuestan aproximadamente 2.400 dólares por reacción.
Ansu Satpathy, inmunólogo de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford y antiguo postdoctorado del desarrollador de ATAC-seq, Howard Chang, explica a The Scientist que está utilizando el nuevo ensayo para investigar los efectos de los cambios epigenéticos asociados al agotamiento de las células T en muestras tumorales tomadas de pacientes con cáncer. Cuando se agotan, las células T se vuelven menos eficaces a la hora de combatir el cáncer, y «lo que estamos haciendo ahora con el método de ARN y ATAC combinados es preguntar: ¿Cómo regula cada uno de esos interruptores moleculares los genes que conducen a este resultado disfuncional en la célula?» dice Satpathy.
KAMDAR: «Este enfoque permite, por primera vez, el perfilado simultáneo del epigenoma y el transcriptoma de la misma célula única, lo que permite una mejor comprensión de la funcionalidad celular.»
Solución de Expresión Génica Espacial Visium de 10X Genomics
Durante los últimos años, la transcriptómica unicelular ha proporcionado una gran cantidad de información sobre la expresión génica de células individuales y tipos de células. Ahora, 10X Genomics avanza en la tecnología más reciente de la transcriptómica espacial, que proporciona datos del transcriptoma completo para una o unas pocas células, y revela exactamente en qué parte de una muestra de tejido tiene lugar la expresión génica. La solución de expresión génica espacial de Visium, lanzada en octubre de 2019, expone áreas de 55 micrómetros en 5000 ubicaciones dentro de una muestra de tejido a oligonucleótidos de unión de ARNm, y superpone los datos de expresión génica resultantes con imágenes histológicas.
La tecnología fue desarrollada y comercializada originalmente por la empresa sueca Spatial Transcriptomics, que 10X Genomics adquirió en 2018. Luego, 10X desarrolló más el producto antes de lanzar Visium el año pasado. La solución de expresión génica espacial Visium, que se vende por 1.000 dólares por muestra, tiene puntos más pequeños y más densos -y cinco veces más- que cuando la compañía la heredó, dice Nikhil Rao, director de marketing estratégico de 10X Genomics para la plataforma espacial. Esto aumenta la resolución, explica. «También hemos mejorado la sensibilidad del ensayo de forma espectacular, pudiendo captar decenas de miles de identificadores moleculares únicos por mancha»
Rao dice que muchos de los usuarios de Visium se centran en la neurociencia, estudiando enfermedades neurodegenerativas, por ejemplo. Pero el producto también se utiliza en biología del desarrollo, oncología e inmunología. La bióloga computacional de la Universidad Johns Hopkins, Elana Fertig, ha utilizado Visium para entender cómo un cáncer puede resistir el tratamiento. «Al disponer de la información espacial de estas células, se pueden averiguar realmente los mecanismos moleculares en los que interactúan directamente, porque se puede ver si las células están interactuando físicamente», explica.
MEAGHER: «Se trata de otra frontera en biología: no sólo la expresión génica de una o pocas células, sino que ahora se recogen datos de expresión génica con resolución espacial a nivel de unas pocas células.»
Inscripta, Inc. Onyx™ Digital Genome Engineering Platform
Aunque la edición del genoma basada en CRISPR se ha convertido en una técnica ampliamente utilizada en los laboratorios de todo el mundo, hay cuestiones de investigación que requieren una escala de retoques de nucleótidos que puede ser engorrosa, si no prohibitiva, para algunos laboratorios. La plataforma de ingeniería genómica digital Onyx™ de Inscripta Inc. ofrece una solución: bibliotecas de ingeniería genómica totalmente automatizadas con cientos de miles de ediciones individuales en genomas microbianos. El dispositivo de sobremesa, que se lanzó en octubre de 2019 y se vende por 347.000 dólares, permite a los usuarios plantar las variantes deseadas en el ADN de la bacteria E. coli y la levadura S. cerevisiae, y el instrumento se encarga del resto.
La plataforma combina todo, desde los algoritmos para optimizar el proceso de edición hasta la microfluídica para manejar las células, pasando por los propios reactivos. «Los biólogos ya no tienen que preocuparse por la optimización técnica y ahora pueden seguir adelante y centrarse en cualquier problema de la biología», afirma Nandini Krishnamurthy, vicepresidente de desarrollo de aplicaciones de Inscripta.
Shelley Copley, bióloga molecular de la Universidad de Colorado Boulder, es una de las primeras probadoras de Onyx. Lo está utilizando para examinar los efectos de las mutaciones sinónimas, aquellas que no cambian la proteína resultante, sobre la aptitud en E. coli. «La parte de alto rendimiento es fundamental para poder abordar esto», dice. En lugar de intentar diseñar cada una de las mutaciones que quiere examinar, Onyx permite a Copley generar las 50.000 variantes. Su equipo puede entonces pasar directamente a los ensayos de aptitud. «No conozco ninguna otra tecnología que pueda hacerlo»
KAMDAR: «CRISPR es una poderosa herramienta para editar genomas y permitir evaluaciones funcionales que pueden dilucidar la causalidad y mejorar nuestra comprensión de la biología del genoma. Pero estos resultados no se conseguirán si no se superan algunos de los retos técnicos y de escalabilidad. Esto es lo que permite la plataforma de ingeniería genómica digital Onyx.»
MOBILion SLIM
John McLean, químico bioanalítico de la Universidad de Vanderbilt, quiere saber exactamente qué hay en una bocanada de gas, hasta la última molécula de lípido de una muestra de sangre o tejido vaporizada. Durante años, ha utilizado la espectrometría de masas para catalogar los compuestos de una muestra por su peso. A veces, distintas moléculas pueden tener la misma masa y la misma composición atómica, lo que dificulta su distinción. La separación por movilidad iónica hace pasar las muestras de gas por tubos de un metro de longitud para diferenciar las moléculas por su forma y estructura, evitando así el problema de la masa. Pero como la técnica se diseñó hace décadas, no ha alcanzado la misma resolución que la espectrometría de masas. Para lograr una resolución similar, el instrumento de separación de iones necesitaría un tubo de 13 metros.
Fabricar un tubo lineal de esa longitud es poco práctico debido a las limitaciones de espacio del laboratorio. Por eso, hace unos años, Richard Smith, del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico, y sus colegas empezaron a pensar en formas de conseguir que los iones giraran en las esquinas. Ese debate condujo al desarrollo del SLIM de MOBILion, o Structures for Lossless Ion Manipulation (Estructuras para la manipulación de iones sin pérdidas), un instrumento con una pista de 13 metros cortada en forma de curvas en dos placas de circuito que caben en una caja de 3 metros de largo; el dispositivo proporciona datos sobre el tamaño y la forma de los compuestos en las muestras en cuestión de minutos. SLIM «revela lo que no se ve», dice Laura Maxon, jefa de desarrollo empresarial y estrategia corporativa de MOBILion, «sin sacrificar tiempo». Esta primera iteración de SLIM, que MOBILion comenzó a desplegar como versión Beta a colaboradores de adopción temprana el segundo trimestre de 2020, está construida para científicos en un entorno académico de investigación farmacéutica o clínica. El precio es competitivo con las tecnologías existentes, señala, y la empresa planea diseñar el instrumento para su uso en la clínica para identificar biomarcadores de enfermedades.
«Lo que estamos viendo hoy, de MOBILion en SLIM, es sólo la punta del iceberg», dice McLean. «Hay mucho potencial sin explotar… desde el punto de vista analítico», por lo que «la gente debería esperar realmente enormes avances para estas tecnologías».»
BLAINEY: «La cromatografía selectiva de iones es fundamental para la bioquímica. Buena integración de la tecnología microelectrónica con la biotecnología. «
Los jueces
Paul Blainey
Profesor asociado de ingeniería biológica en el MIT y miembro principal del Instituto Broad del MIT y la Universidad de Harvard. El laboratorio de Blainey integra nuevas herramientas microfluídicas, ópticas, moleculares y computacionales para su aplicación en biología y medicina. El grupo hace hincapié en los enfoques cuantitativos de una sola célula y una sola molécula, con el objetivo de permitir estudios que generen datos con el poder de revelar el funcionamiento de los sistemas biológicos naturales y de ingeniería a través de una gama de escalas. Blainey no tuvo en cuenta en su clasificación los productos presentados por 10X Genomics debido a sus vínculos financieros con la empresa.
Charmion Cruickshank-Quinn
Application scientist at Agilent Technologies.Previously, she was a postdoctoral fellow at the University of Colorado Denver – Anschutz Medical Campus, a research fellow at National Jewish Health in Denver, and a graduate student at the State University of New York at Buffalo, where she worked in the instrument center.
Kim Kamdar
Managing partner at Domain Associates, a healthcare-focused venture fund creating and investing in biopharma, device, and diagnostic companies. She began her career as a scientist and pursued drug-discovery research at Novartis/Syngenta for nine years.
Robert Meagher
Principal member of Technical Staff at Sandia National Laboratories. Su principal interés de investigación es el desarrollo de técnicas y dispositivos novedosos para el análisis de ácidos nucleicos, especialmente aplicados a problemas de enfermedades infecciosas, biodefensa y comunidades microbianas. Recientemente, esto ha conducido a enfoques para el diagnóstico molecular simplificado de patógenos virales emergentes que son adecuados para su uso en el punto de necesidad o en el mundo en desarrollo. Los comentarios de Meagher representan su opinión profesional, pero no necesariamente representan las opiniones del Departamento de Energía o del gobierno de los Estados Unidos.
Nota del editor: Los jueces consideraron docenas de entradas presentadas para una variedad de productos de ciencias de la vida por empresas y usuarios. El jurado evaluó las presentaciones con sólo instrucciones básicas de The Scientist, y sus miembros fueron invitados a participar en base a su familiaridad con las herramientas y tecnologías de las ciencias de la vida. A excepción de Paul Blainey, que tiene vínculos financieros con 10X Genomics y, por lo tanto, no tuvo en cuenta los productos de esa empresa en su clasificación, no tienen vínculos financieros con los productos o las empresas participantes en el concurso. En este número de The Scientist, los anuncios colocados por los ganadores nombrados en este artículo se compraron después de que nuestros jueces independientes seleccionaran los productos ganadores y no tuvieron ninguna relación con el resultado del concurso.