Una nueva era para el análisis unicelular con sistemas de microfluidos
Se espera que los microfluidos proporcionen un control extremo del microentorno celular con cantidades diminutas de muestras. Sin embargo, la mayoría de los dispositivos con microfluidos disponibles hoy en día continúan en la fase preliminar. Además, los sistemas no permiten el crecimiento celular a largo plazo en condiciones controladas ni realizar operaciones reproducibles y secuenciales de forma automatizada. El Dr. Linas Mazutis, en colaboración con el equipo del proyecto BIOCELLCHIP (Integrated microfluidic system for long-term cell cultivation, monitoring and analysis), financiado con fondos europeos, se propuso crear un sistema de microfluidos de alto rendimiento para el aislamiento y el análisis de células individuales. Entre los sistemas de microfluidos desarrollados en el proyecto, dos de ellos presentaban especial interés. El primero proporciona un control espaciotemporal del entorno bioquímico y físico de las células aisladas. El biorreactor de microfluido se empleó para reproducir ex vivo el entorno de médula ósea donde se encuentran las células madre y progenitoras y estudiar la adaptación de los megacariocitos, lo que ofrece una oportunidad única para recrear en un chip órganos fisiológicos complejos. Con este sistema, se optimizó la producción de plaquetas a partir de megacariocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas. El sistema se patentó y se comercializó a través de una empresa biomédica derivada. Dada la gran demanda de donantes de plaquetas en los hospitales, los biorreactores creados en el proyecto tendrán aplicaciones en el futuro. El segundo sistema de microfluidos diseñado en BIOCELLCHIP ofrece un enfoque innovador para la secuenciación y el marcaje simultáneo de decenas de miles de células. El concepto se basa en el aislamiento de grandes cantidades de células en paralelo en compartimentos acuosos microscópicos (nanogotas) junto con cebadores marcados y otros reactivos químicos. Una vez encapsuladas, las células se lisan y se marcan sus ARNm durante la reacción de transcripción inversa. A continuación se lleva a cabo un análisis informático y una secuenciación de nueva generación. Este sistema se empleó para secuenciar más de diez mil células madre embrionarias con un coste extremadamente bajo. Estos resultados permitieron identificar la presencia de subpoblaciones poco comunes que expresaban marcadores de linajes diferentes. Además, se observó que algunos factores de transcripción variaban en la población celular, lo que podría estar relacionado con estados celulares diferentes. Finalmente, el sistema desarrollado se patentó y comercializó a través de otra empresa derivada. En conjunto, se espera que ambos sistemas de microfluido revolucionen la investigación biomédica en diferentes campos, ya que constituyen técnicas de alto rendimiento que permiten un estudio preciso y barato de procesos celulares clave y de la heterogeneidad celular.
Palabras clave
Técnica de nanogotas y microfluidos, secuenciación unicelular, secuenciación de ARN, código de barras, células madre pluripotentes inducidas, plaquetas
