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ABOVE: © The Scientist Staff
Conhecemos a velha serra: a necessidade é a mãe da invenção. Bem, 2020 mostrou-nos que uma pandemia global é uma mãe séria. Tipicamente, o nosso concurso Top 10 Innovations centra-se nas tecnologias de laboratório, ferramentas concebidas para encanar os mistérios da biologia básica. Mas à medida que os biólogos se voltaram para a compreensão da SRA-CoV-2, o cenário da inovação mudou em conformidade, com novas ferramentas desenvolvidas e tecnologias existentes dobradas para enfrentar a pandemia. Assim, este ano no The Scientist, o nosso concurso anual incorpora invenções destinadas a compreender e, em última análise, resolver o problema da COVID-19.
Entre as 10 Inovações mais importantes dos nossos júris independentes para 2020 foram as tecnologias laboratoriais essenciais – como um analisador de proteoma de uma única célula e um sintetizador de genes de secretária – juntamente com produtos focados na pandemia, incluindo um teste rápido COVID-19, uma ferramenta que pode capturar perfis de anticorpos do plasma sanguíneo de doentes com vírus corona em convalescença e uma plataforma para caracterizar glucanos na proteína do pico que prende a superfície do SRA-CoV-2. A competição entre as submissões estelares foi tão acentuada que o Top 10 deste ano contém 12 produtos, graças a um par de ligações.
Como 2020 tem sido um desafio para todos nós, este ano tumultuoso deu origem a produtos e abordagens promissoras para elucidar o complexo mundo da biologia. E ainda mais do que isso, 2020 mostrou que a comunidade científica, quando confrontada com um problema comum, pode estar à altura do desafio e juntar-se para reorientar, pesquisar e inovar. Aqui, The Scientist apresenta as ferramentas e tecnologias que compõem o Top 10 de Inovações deste ano.
No final de Março, a empresa de biotecnologia AbCellera recebeu uma chamada com 40 investigadores para rever os dados que tinham recolhido sobre potenciais anticorpos contra a SRA-CoV-2. Usando os microfluidos de alta produtividade e ferramentas de análise de célula única da AbCellera para sondar amostras de doentes com COVID-19, a equipa da empresa tinha decifrado as sequências genéticas codificando centenas de anticorpos que poderiam tratar a doença. No entanto, a análise manual de todos esses dados era entediante, por isso a equipa introduziu-os no Celium, uma ferramenta de visualização de dados que intersecta mais de um milhão de pontos de dados de alta qualidade para que esses anticorpos revelassem quais poderiam funcionar melhor nos doentes como uma terapia potencial. Em tempo real, na chamada, os pesquisadores usaram o Celium para sondar esses relacionamentos e entrar em casa com o anticorpo LY-CoV555 que, meses depois, entrou em ensaios clínicos como um possível tratamento COVID-19, diz Maia Smith, líder de visualização de dados na AbCellera e criadora do Celium. “Acho que esse tipo de coisa diz tudo”
Antes da entrada do Celium no mercado em 2017, os cientistas que trabalhavam com o AbCellera para encontrar anticorpos obtinham de volta planilhas complexas de dados que eram difíceis de navegar, e era difícil saber por onde começar, diz Smith. Usando o Celium, os dados são apresentados em formato visual e a ferramenta “ajuda a identificar a molécula certa para suas necessidades”, diz Fernando Corrêa, engenheiro de proteínas da Kodiak Sciences em Palo Alto, Califórnia, ao The Scientist. Ele fez parceria com a AbCellera para identificar anticorpos para tratar doenças da retina e diz que o pacote de microfluidos, análise unicelular e ferramenta de visualização de dados da empresa “agiliza o processo de descoberta de anticorpos de forma amigável”
KAMDAR: “A resposta da AbCellera à pandemia ressalta o real poder da plataforma Celium na intersecção da biologia e da IA para fazer novas descobertas de anticorpos em uma velocidade fulgurante.”
Abbott ID NOW COVID-19 Test
Desde 2014, O sistema Abbott ID NOW ajudou os médicos a detectar influenzas A e B, estreptococos A, vírus sincicial respiratório (RSV) e, mais recentemente, SRA-CoV-2, em menos de 15 minutos. O dispositivo do tamanho do torrador funciona aquecendo amostras nasais em uma solução ácida que racha o envelope dos vírus, expondo seu RNA, que ID NOW amplifica a uma temperatura constante ao invés dos ciclos de aquecimento e resfriamento que as máquinas de PCR utilizam. Ao obter a autorização de emergência da US Food and Drug Administration no final de março, o teste COVID-19 ID NOW foi um dos primeiros testes acessíveis ao público americano.
Norman Moore, diretor de assuntos científicos da Abbott para doenças infecciosas, diz que o curto tempo de resposta do teste é crítico para parar a propagação viral. “Você é o mais infeccioso no início e, se não tivermos esse resultado de forma oportuna, o que ajuda se um teste molecular voltar duas semanas depois”, diz ele ao The Scientist.
Com mais de 23.000 dispositivos ID NOW em uso nos EUA, principalmente em clínicas de cuidados urgentes e farmácias, Moore diz que sua equipe está desenvolvendo testes compatíveis com a plataforma para outras doenças infecciosas, como as infecções sexualmente transmissíveis.
J.D. Zipkin, médico-chefe da GoHealth Urgent Care, que fez parceria com o Aeroporto Internacional de São Francisco para administrar o teste ID NOW COVID-19 aos viajantes, chama o teste de um jogo de mudança. ” pegou uma plataforma que já é muito boa em detectar estados de doenças muito específicas e a aplicou à maior necessidade pandêmica que temos neste país”, ele diz.
A plataforma ID NOW custa US$ 4.500 e cada teste COVID-19 custa US$ 40.
CRUICKSHANK-QUINN: “A capacidade de receber os resultados do teste COVID-19 de uma garganta ou esfregaço nasal em menos de 15 minutos pode fornecer aos hospitais, escolas ou qualquer outra instituição a capacidade de testar rapidamente pessoas para determinar quem precisaria se auto-isolar em casa”. Como é leve e portátil, pode ser usado no campo e em locais móveis como locais de teste drive-thru”
BioLegend TotalSeq™-C Human Universal Cocktail v1.0
Em 2017, pesquisadores do New York Genome Center publicaram uma nova abordagem chamada CITE-seq que permite aos cientistas avaliar proteínas em células individuais ao mesmo tempo em que estão fazendo transcriptomics de célula única. A CITE-seq funciona ligando anticorpos com oligonucleotídeos que podem eventualmente ser sequenciados para revelar se as proteínas alvo estavam presentes e unidas aos seus anticorpos correspondentes. A empresa de ciências da vida BioLegend licenciou a CITE-seq e desenvolveu o TotalSeqTM-C Human Universal Cocktail v1.0, uma coleção de 130 anticorpos ligados por oligonucleotídeos para triagem massiva das proteínas da superfície celular de células individuais, para uso em uma plataforma de seqüenciamento de células únicas da 10X Genomics.
Em contraste com as abordagens proteómicas baseadas na avaliação visual das proteínas marcadas, “já não há limite teórico quanto ao número de proteínas que se pode obter”, diz o Chefe de Proteogenómica da BioLegend Kristopher “Kit” Nazor, acrescentando que a empresa já está a trabalhar para expandir o número de anticorpos incluídos no cocktail. “Isso aumenta a oportunidade de descobertas imparciais em massa”
“É inovador em muitos aspectos”, diz a imunologista e genomicista Alexandra-Chloé Villani do Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, e o Broad Institute do MIT e da Universidade de Harvard. Como muitos pesquisadores, Villani, que é um dos coordenadores do segmento de células imunológicas do Atlas de Células Humanas, se dedicou este ano ao estudo da COVID-19. Ela já utilizou o cocktail BioLegend, lançado no início de Agosto ao preço de 5.350 dólares por cinco frascos de uso único, para analisar amostras de sangue de quase 300 doentes que deram positivo para a SRA-CoV-2.
“Quando se tem proteína de superfície e RNA na mesma célula, ajuda-nos realmente a obter uma definição mais granular das células imunitárias envolvidas” em resposta à infecção, diz Villani. “Na verdade, conheço muitos colegas nos Estados Unidos e na Europa que usaram este mesmo painel para analisar seus coortes COVID … o que significa que poderemos combinar todos os nossos dados e comparar. E isso é incrível”
MEAGHER: “Esta é uma fusão muito boa de sequenciamento de próxima geração como uma leitura digital para códigos de barras de seqüência e tecnologia de código de barras de célula única para permitir a proteômica quantitativa de célula única.”
Sete Pontes GRAF™
O lançamento do genoma humano de referência em 2013 foi um tremendo salto em frente para a biologia, mas no que diz respeito a representar realmente a humanidade, ficou muito aquém. Nossos genomas estão repletos de variantes não presentes no genoma de referência, que foi construído a partir de uma pequena amostra de indivíduos, principalmente de ascendência européia. Para dar conta da diversidade genética humana, a empresa de bioinformática Seven Bridges desenvolveu uma plataforma de análise genómica chamada GRAF que tenta incluir todas as iterações possíveis de sequências genéticas em qualquer locus. O GRAF/Pan Genome Reference resultante é um gráfico das variantes conhecidas em determinados pontos do genoma, em vez de uma sequência linear de referência. Quando os genomas estão alinhados com a referência GRAF, quaisquer exclusões, inserções, polimorfismos de nucleotídeos únicos ou outras variações não são, portanto, perdidas como poderiam ser quando alinhadas ao genoma de referência linear.
Com o objetivo de aumentar a presença de grupos sub-representados na pesquisa genômica, Seven Bridges anunciou em junho que o acesso ao seu GRAF Germline Variant Detection Workflow e GRAF/Pan Genome Reference seria livre para pesquisadores acadêmicos. “Este é o primeiro fluxo de trabalho de produção que incorpora informações de ancestralidade e diversidade do genoma humano para fornecer melhores chamadas de variantes e alinhamento”, diz o diretor científico da empresa, Brandi Davis-Dusenbery.
“A esperança é que, ao contabilizar essa complexidade na análise, você verá coisas que estava perdendo”, diz Bruce Gelb, diretor do Mindich Child Health and Development Institute na Escola de Medicina Icahn no Monte Sinai. “Essa tem sido uma idéia flutuando por aí por alguns anos, mas ninguém antes do que Seven Bridges está fazendo implementou uma abordagem baseada em gráficos que seja prática. Eles são os primeiros a fazer isso”
Gelb tem usado a plataforma GRAF para procurar variantes relacionadas a defeitos cardíacos congênitos e comparar essas variantes com o que aparece quando ele usa análises de sequências tradicionais. Até agora, diz ele, parece que o GRAF está identificando algumas variantes que de outra forma teriam sido ignoradas.
CRUICKSHANK-QUINN: “O fato de Seven Bridges GRAF estar sendo disponibilizado gratuitamente para instituições acadêmicas certamente abrirá o caminho para a medicina de precisão, permitindo o avanço da pesquisa em populações sub-representadas sem a luta de custos para pesquisadores acadêmicos.”
OXGENE TESSA
Um desafio central para a entrega de terapias genéticas às células dos pacientes é o custo de fazer o vírus adeno-associado (AAV), um vetor comum para genes de interesse, diz Ryan Cawood, CEO da empresa de biotecnologia OXGENE, sediada no Reino Unido. “O primeiro produto de terapia genética AAV que foi aprovado na UE custou um milhão de libras por dose”, diz ele. “Se você quisesse tratar uma doença que pudesse ser aplicada a milhares de pessoas, simplesmente não poderia fazer o suficiente a um custo que a tornasse viável”
Currentemente, diz Cawood, os lotes de células humanas cultivadas são transfectados com múltiplos plasmídeos para induzi-los a fazer os vetores AAV contendo um gene selecionado. Mas os plasmídeos são caros de fazer, e o processo de transfecção não é muito eficiente. Em contraste, a infecção com adenovírus induz naturalmente as células a ativar a replicação dos AAV. O problema é que os adenovírus também se replicam e contaminam o produto AAV resultante. Para contornar este problema, OXGENE desenvolveu um interruptor genético que desliga a actividade de um adenovírus a meio do seu ciclo de vida dentro de uma célula, de modo a programar a célula para produzir partículas de AAV, mas não para produzir adenovírus. “Quando o vírus entra, você só recebe AAV saindo; você não recebe mais nenhum adenovírus saindo”, diz Cawood. A empresa começou a vender seu vetor viral de grau de pesquisa, que chama de TESSA, em setembro, e planeja começar a oferecer material de grau clínico no próximo ano, acrescenta ele. O custo do vetor de grau de pesquisa começa em £5.000, e depende do tamanho do lote de células a serem infectadas.
BLAINEY: “Suporta a tradução de terapias genéticas”. Demonstra o valor biotecnológico da engenharia biológica.”
DNA Codex BioXp™ 3250 Sistema
DNA Codex firme lançou o sistema BioXp™ 3250 em agosto de 2020 como um seguimento do BioXp™ 3200, lançado em 2014. A plataforma automatizada para montagem e amplificação de DNA sob demanda permite aos pesquisadores sintetizar genes e genomas mais rápido do que nunca, com potencial para acelerar o desenvolvimento de vacinas, diagnósticos e tratamentos, diz Peter Duncan, diretor de gerenciamento de produtos da Codex DNA. O equipamento pode ser usado em células cancerígenas ou numa variedade de agentes infecciosos, incluindo o SRA-CoV-2.
p>Sem BioXp™ 3250 ou o seu predecessor, os laboratórios que querem sintetizar fragmentos de ADN, clones ou genomas inteiros têm de enviar amostras para serem processadas por terceiros. Além de ter que lidar com o trânsito, tal processamento pode levar semanas ou meses. Com o BioXp™ 3250, avaliado em $100.000, seqüências de DNA de até 7.000 pares de bases podem ser montadas em questão de dias, com o apertar de um botão.
Rather do que ter que codificar um script genético em um computador para experimentos específicos, os clientes podem encomendar um módulo que vem em cerca de dois dias, pronto para ser usado. O módulo tem um código de barras contendo todas as informações necessárias; quando digitalizado pelo dispositivo, as instruções para sintetizar o DNA desejado são carregadas. Um técnico de laboratório apenas precisa inserir o módulo no dispositivo e pressionar iniciar, Duncan diz.
“O BioXp nos permitiu executar passos simples de subclonagem mãos-livres”, Mark Tornetta, VP de Descoberta Biológica da Tavotek Bioterapêutica, diz ao The Scientist em um e-mail, descrevendo como o laboratório usa o dispositivo para gerar bibliotecas NGS. Todos esses métodos no BioXP nos poupam tempo e custo de execução”
BLAINEY: “Democratizando a síntese gênica, colocando a capacidade em laboratórios individuais para uma rápida recuperação e custos mais baixos a um alto rendimento”.”
Proteoma Intracelular IsoPlexis Monocelular
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p> A solução de Proteoma Intracelular Monocelular da IsoPlexis nasceu em vários laboratórios da Caltech, todos buscando melhores formas de monitorar as interações proteína-proteína
em células cancerosas com o objetivo de desenvolver tratamentos direcionados. Com métodos tradicionais como o Western blot, espectrometria de massa e citometria de fluxo, apenas alguns tipos de proteína podem ser rastreados em um determinado momento. Com o sistema Isoplexis, lançado em julho, os pesquisadores podem monitorar 30 ou mais vias protéicas, com resultados disponíveis no mesmo dia.
Com a tecnologia anterior, a fosforilação era usada para identificar a função das proteínas individuais, sem nenhuma percepção de como elas funcionam em conjunto. O Proteoma Intracelular de uma única célula revela a função da mesma forma, mas também é capaz de fornecer o contexto de vias de sinalização de proteínas inteiras, descobrindo como a rede funciona como um todo.
O entendimento de toda a rede de vias celulares permite aos pesquisadores compreender melhor os efeitos a jusante das células aberrantes, diz Sean Mackay, CEO e cofundador do IsoPlexis. Nos cânceres, ele acrescenta, essa abordagem ajuda a avaliar a eficácia de tratamentos direcionados, como terapias com anticorpos ou medicamentos de pequenas moléculas.
“Essas vias definem basicamente como as células são ativadas, é particularmente importante para o câncer, onde a sinalização de fosfoproteína ativada não é apenas uma marca registrada do câncer”, diz James Heath, que dirigiu o laboratório Caltech que criou a tecnologia há oito anos, “mas é um grande foco de inibidores direcionados”.
MEAGHER: “A solução de proteoma intracelular de célula única utiliza microfluidos inovadores para reduzir o que parece ser uma química ELISA bem estabelecida até o nível de células únicas”.”
GigaGen Surge
p>Os cientistas têm usado imunoglobulina intravenosa (IVIG) para tratar pacientes imunodeficientes ou imunossuprimidos e plasma convalescente para tratar doenças infecciosas durante mais de um século. E o plasma é um dos muitos tratamentos que estão agora a ser experimentados para a COVID-19. Mas as amostras biológicas retiradas de doadores não são a terapêutica mais padronizada. Entre na plataforma Surge da GigaGen, que usa sequenciamento de células únicas para “capturar e recriar” bibliotecas de anticorpos de doadores de sangue. Para criar essas bibliotecas, a empresa corre as amostras de sangue dos doadores através da plataforma Surge para isolar células B produtoras de anticorpos individuais em microgotas e extrair o RNA que codifica os anticorpos. A partir dessas sequências genéticas, podem criar um “plano do sistema imunológico dessa pessoa”, diz o CEO da GigaGen David Johnson.P>Os pesquisadores da empresa então selecionam alguns desses anticorpos para engendrar em células de mamíferos para criar um tratamento com anticorpos recombinantes, que dizem ser muito mais potente do que plasma convalescente ou IVIG, baseado em experimentos in vitro e testes em modelos animais. A GigaGen não planeja atualmente vender Surge, mas tem usado a plataforma para desenvolver tratamentos para câncer, doenças imunodeficientes e, mais recentemente, o COVID-19. A GigaGen espera iniciar os ensaios clínicos do seu tratamento COVID-19, que utiliza mais de 12.500 anticorpos de 16 doadores, no início de 2021. O objetivo da Surge é “separar a complexidade do sistema imunológico”, diz Johnson, e depois adaptar os tratamentos de anticorpos que provocam a resposta mais forte.
Fred e Vicki Modell, que fundaram a Jeffrey Modell Foundation depois que seu filho Jeffrey morreu aos 15 anos devido a complicações da imunodeficiência primária, dizem que têm procurado uma alternativa ao IVIG, que às vezes está com pouca oferta e pode levar a efeitos colaterais em muitos pacientes. “Fred Modell diz.
CRUICKSHANK-QUINN: “Ao combinar a tecnologia de microfluidos de emulsão de uma única célula, genómica e engenharia de biblioteca de proteínas, esta terapia de medicamentos anticorpos, se bem sucedida, poderia revolucionar o tratamento COVID-19, assim como os tratamentos para muitas doenças diferentes.”
10X Genomics Chromium Single Cell Multiome ATAC + Gene Expression
A poucos anos atrás, A 10X Genomics lançou um ensaio, ATAC-seq, para identificar regiões de cromatina aberta em células únicas; o produto ganhou um lugar no Top 10 Inovações da The Scientist’s 2019. De acordo com a gerente de marketing do produto, Laura DeMare, não demorou muito para que os clientes clamassem por mais, com feedback ao efeito de, “‘Isso é ótimo, mas nós realmente adoraríamos obter as informações de expressão gênica e as informações da ATAC-seq na mesma célula'”. Em setembro, 10X rolou Crómio de Célula Única ATAC + Expressão Genética, que colhe dados epigenéticos e de expressão gênica de núcleos individuais.
Os tags de plataforma mRNA e fragmentos de cromatina aberta de cada núcleo com códigos de barras de DNA, DeMare explica, e os ácidos nucléicos são então amplificados e analisados. “Você pode realmente começar a ligar que elementos reguladores no genoma estão ligando ou desligando genes”, diz ela. Custa aproximadamente $2.400 por reação para os reagentes e um chip microfluídico.
Ansu Satpathy, um imunologista da Escola de Medicina da Universidade de Stanford e um antigo pós-doutor do codificador ATAC-seq Howard Chang, diz ao The Scientist que ele está usando o novo ensaio para investigar os efeitos das mudanças epigenéticas associadas com a exaustão das células T em amostras tumorais biopsiadas de pacientes com câncer. Quando esgotadas, as células T tornam-se menos eficazes na luta contra o câncer, e “o que estamos fazendo agora com o método RNA e ATAC combinados é perguntar: Como cada um desses interruptores moleculares regulam os genes que levam a esse resultado disfuncional na célula”? Satpathy diz.
KAMDAR: “Esta abordagem permite, pela primeira vez, o perfil simultâneo do epigenoma e transcriptoma a partir da mesma célula única, permitindo uma melhor compreensão da funcionalidade celular.”
10X Solução de Expressão do Genoma Visium Spatial Visium Spatial Gene Expression
Nos últimos anos, a transcriptômica de célula única forneceu uma riqueza de informação de expressão gênica para células individuais e tipos de células. Agora, a 10X Genomics avança a mais nova tecnologia de transcriptômica espacial, que fornece dados completos de transcriptoma para apenas uma ou poucas células, e revela exatamente onde em uma amostra de tecido essa expressão gênica está ocorrendo. A solução de expressão gênica Visium Spatial Gene, lançada em outubro de 2019, expõe áreas de 55 micrômetros em 5.000 locais dentro de uma amostra de tecido a oligonucleotídeos ligados ao mRNA, e sobrepõe os dados resultantes da expressão gênica com imagens histológicas.
A tecnologia foi desenvolvida e originalmente comercializada pela empresa sueca Spatial Transcriptomics, que adquiriu 10X Genomics em 2018. Em seguida, a 10X desenvolveu ainda mais o produto antes de lançar o Visium no ano passado. O Visium Spatial Gene Expression Solution, que vende por $1.000 por amostra, tem pontos menores e mais densamente embalados – e cinco vezes mais do que quando a empresa o herdou, diz Nikhil Rao, diretor de marketing estratégico da 10X Genomics para a plataforma espacial. Isso aumenta a resolução, explica ele. “Também melhoramos drasticamente a sensibilidade do ensaio, sendo capazes de captar dezenas de milhares de identificadores moleculares únicos por ponto”
Rao diz que muitos dos usuários de Visium focam em neurociência, estudando doenças neurodegenerativas, por exemplo. Mas o produto também está sendo usado em biologia do desenvolvimento, oncologia e imunologia. A bióloga computacional Elana Fertig, da Universidade Johns Hopkins, usou o Visium para entender como um câncer pode resistir ao tratamento. “Em virtude de ter a informação espacial dessas células, você pode realmente descobrir os mecanismos moleculares onde elas interagem diretamente, porque você pode ver se as células estão interagindo fisicamente”, ela explica.
MEAGHER: “Esta é outra fronteira em biologia: não apenas a expressão gênica de uma ou poucas células, mas agora coletando dados de expressão gênica com resolução espacial ao nível de algumas poucas células”.
Inscripta, Inc. Onyx™ Digital Genome Engineering Platform
Embora a edição de genoma baseada em CRISPR se tenha tornado uma técnica amplamente utilizada em laboratórios de todo o mundo, há questões de pesquisa que requerem uma escala de ajuste de nucleotídeos que pode ser incômoda, se não proibitiva, para alguns laboratórios. A Plataforma de Engenharia Genômica Digital Onyx™ da Inscripta Inc. oferece uma solução – bibliotecas de engenharia de genoma totalmente automatizadas com centenas de milhares de edições únicas em genomas microbianos. O dispositivo de bancada, lançado em outubro de 2019 e vendido por 347.000 dólares, permite aos usuários plantar as variantes desejadas no DNA da bactéria E. coli e da levedura S. cerevisiae, e o instrumento cuida do resto.
A plataforma combina tudo, desde os algoritmos para otimizar o processo de edição até os microfluidos para o manuseio das células até os próprios reagentes. “Os biólogos não precisam mais se preocupar com a otimização técnica e podem ir em frente e focar em qualquer problema em biologia agora”, diz Nandini Krishnamurthy, a vice-presidente de desenvolvimento de aplicações do Inscripta.
Shelley Copley, bióloga molecular da Universidade do Colorado Boulder, é uma das primeiras testadoras de Onyx. Ela está usando-o para examinar os efeitos das mutações sinônimas, aquelas que não mudam a proteína resultante, sobre a aptidão física da E. coli. “A parte de alto rendimento é crítica para ser capaz de lidar com isso”, diz ela. Em vez de tentar engendrar cada mutação que ela quer examinar uma a uma, a Onyx permite que Copley gere todas as 50.000 variantes. Sua equipe pode então passar diretamente para os testes de condicionamento físico. “Eu não conheço nenhuma outra tecnologia que possa fazê-lo”
KAMDAR: “CRISPR é uma ferramenta poderosa para editar genomas e permitir avaliações funcionais que podem elucidar a causalidade e melhorar a nossa compreensão da biologia do genoma. Mas esses resultados não serão alcançados sem superarmos uma série de desafios técnicos e de escalabilidade. Isto é o que a Plataforma de Engenharia de Genoma Digital da Onyx permite.”
MOBILion SLIM
John McLean, um químico bioanalítico da Universidade de Vanderbilt, quer saber exactamente o que está num sopro de gás, até à última molécula lipídica de uma amostra de sangue ou tecido vaporizado. Durante anos, ele usou a espectrometria de massa para catalogar compostos em uma amostra por peso. Às vezes moléculas diferentes podem ter a mesma massa e a mesma composição atômica, o que torna difícil distingui-las. A separação da mobilidade iónica faz descer amostras de gás por tubos de metros de comprimento para diferenciar moléculas por forma e estrutura, contornando a questão da massa. Mas como a técnica foi concebida há décadas, não atingiu a mesma resolução que a espectrometria de massa. Para alcançar uma resolução semelhante, o instrumento de separação de íons precisaria de um tubo de 13 metros.
Fazer um tubo linear cujo comprimento seja impraticável devido a restrições no espaço do laboratório. Assim, há alguns anos atrás, Richard Smith do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico e colegas começaram a fazer brainstorming sobre formas de conseguir que os iões fizessem curvas. Essa discussão levou ao desenvolvimento do SLIM do MOBILion, ou Structures for Lossless Ion Manipulation, um instrumento com um corte de 13 metros de faixa como switchbacks em duas placas de circuito que cabem em uma caixa de 3 metros de comprimento; o dispositivo fornece dados sobre o tamanho e a forma dos compostos em amostras em minutos. SLIM “revela o invisível”, diz Laura Maxon, chefe de desenvolvimento de negócios e estratégia corporativa da MOBILION, “sem o sacrifício de tempo”. Esta primeira iteração do SLIM, que MOBILion começou a implantar como uma versão Beta para os colaboradores dos primeiros adotantes no segundo trimestre de 2020, foi construída para cientistas em um ambiente acadêmico farmacêutico ou de pesquisa clínica. O preço é competitivo com as tecnologias existentes, observa ela, e a empresa planeja projetar o instrumento para uso na clínica a fim de identificar biomarcadores de doenças.
“O que estamos vendo hoje, do MOBILion no SLIM, é apenas a ponta do iceberg”, diz McLean. “Há muito potencial inexplorado… de um ponto de vista analítico”, então “as pessoas devem realmente esperar grandes avanços para estas tecnologias”
BLAINEY: “Cromatografia seletiva de íons é central para a bioquímica”. Boa integração da tecnologia microeletrônica com a biotecnologia”. “
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Paul Blainey
Professor associado de engenharia biológica no MIT e membro central do Broad Institute of MIT e da Universidade de Harvard. O laboratório Blainey integra novas ferramentas microfluídicas, ópticas, moleculares e computacionais para aplicação em biologia e medicina. O grupo enfatiza abordagens quantitativas de uma única célula e de uma única molécula, com o objetivo de possibilitar estudos que geram dados com o poder de revelar o funcionamento de sistemas biológicos naturais e engenheirados em uma gama de escalas. Blainey não considerou produtos submetidos pela 10X Genomics em seus rankings devido a seus laços financeiros com a 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. Seu principal interesse de pesquisa é o desenvolvimento de novas técnicas e dispositivos para análise de ácidos nucléicos, particularmente aplicados a problemas em doenças infecciosas, biodefesa e comunidades microbianas. Mais recentemente, isto levou a abordagens para o diagnóstico molecular simplificado de patógenos virais emergentes, que são adequados para uso no ponto de necessidade ou no mundo em desenvolvimento. Os comentários de Meagher representam a sua opinião profissional, mas não representam necessariamente a opinião do Departamento de Energia dos EUA ou do governo dos Estados Unidos.
Editor’s Note: Os juízes consideraram dezenas de entradas submetidas para uma variedade de produtos das ciências da vida por empresas e usuários. O júri avaliou as submissões apenas com instruções básicas do The Scientist, e seus membros foram convidados a participar com base em sua familiaridade com as ferramentas e tecnologias das ciências da vida. Com exceção de Paul Blainey, que tem laços financeiros com a 10X Genomics e, portanto, não considerou os produtos da empresa em seus rankings, eles não têm laços financeiros com os produtos ou empresas envolvidas no concurso. Neste número do The Scientist, quaisquer anúncios colocados pelos vencedores nomeados neste artigo foram comprados depois que nossos juízes independentes selecionaram os produtos vencedores e não tiveram nenhuma relação com o resultado do concurso.