Una plataforma de micromatriz celular para el cribado de fármacos
El descubrimiento de fármacos incluye la síntesis y la caracterización individual de distintos candidatos a convertirse en fármacos, un proceso que va seguido del cribado biológico. Las empresas farmacéuticas utilizan enfoques de química combinatoria y de alto rendimiento para el cribado de quimiotecas. Sin embargo, esto requiere la utilización de grandes cantidades de reactivos y células, así como la necesidad de utilizar robots para transferir las quimiotecas a placas de microtitulación.
Impresión celular en micromatrices
Al contrario de lo que se hace en los sistemas tradicionales de descubrimiento de fármacos, el proyecto financiado con fondos europeos CellPrintArray se propuso desarrollar un formato de matriz miniaturizada para el cribado de alto rendimiento de células vivas. El concepto se basa en la plataforma de micromatriz de minigotas sintetizadas durante el proyecto DROPCELLARRAY. «Las tecnologías de matriz ya existentes se limitan al cribado de ácidos nucleicos. Nuestro objetivo fue desarrollar un sistema que permitiese el cribado de fármacos solubles con células vivas utilizando el formato de la micromatriz», explica el coordinador del proyecto, el Dr. Pavel Levkin. Los socios del proyecto diseñaron un enfoque integrado que permite añadir bibliotecas completas de fármacos, otras moléculas y células en minigotas individuales de 100 nanolitros de la plataforma de micromatriz de minigotas. El sistema CellPrintArray utiliza extensiones de micromatriz con puestos hidrofílicos porosos separados entre sí por barreras superhidrofóbicas repelentes de líquido. Usando un sistema dispensador de nanolitros compatible con impresiones de volúmenes definidos, los científicos llenaron los puestos de la micromatriz con minigotas de volúmenes controlados (3-500 nl por experimento) de soluciones farmacológicas o células (1-100 células por experimento). Junto con el sistema dispensador de líquido, los científicos desarrollaron, en colaboración con el fabricante del dispensador, un sistema de control de humedad para reducir al mínimo los efectos de la evaporación durante el procesamiento. Esto les permitió controlar condiciones atmosféricas como la humedad, los niveles de dióxido de carbono y la temperatura, y cultivar células durante un máximo de tres días en ensayos de cribado.
Méritos de CellPrintArray
La plataforma CellPrintArray para la impresión de células y el cribado celular ha sido evaluada internamente de forma satisfactoria para un conjunto diverso de cribados biológicos, pero también ha sido evaluada externamente por empresas farmacéuticas y socios clínicos para aplicaciones médicas personalizadas. Tal y como destaca el Dr. Levkin, «los resultados del cribado obtenidos a partir de experimentos miniaturizados fueron comparables con los de las más modernas tecnologías de cribado». La principal ventaja de la plataforma es que miniaturiza hasta mil veces los ensayos de cribado celular, lo que permite utilizar modelos celulares fisiológicamente más relevantes como células primarias, células madre, células obtenidas a partir de biopsias y otros tipos de células difíciles de obtener. Además, requiere un menor consumo de reactivos de alto coste, lo que se traduce en un ahorro significativo en los costes globales del ensayo y en el tiempo requerido para el cribado. El próximo objetivo del equipo de CellPrintArray es generar una plataforma completa y fácil de usar para el cribado celular miniaturizado que combine las funciones de dispensación de nanolitros, manipulación de placas, cultivo celular y lectura. Este sistema integrado ofrecerá a las empresas farmacéuticas y los hospitales la oportunidad de llevar a cabo cribados de alto rendimiento con un único equipo. Los socios esperan ofrecer formatos de matriz más amplios y que sean compatibles con la mayoría de las infraestructuras de laboratorio para incrementar así las aplicaciones de la plataforma CellPrintArray. De cara al futuro, el Dr. Levkin prevé que «la plataforma permitirá utilizar células derivadas de pacientes, lo que abrirá nuevas posibilidades en el campo de la medicina personalizada».
Palabras clave
CellPrintArray, célula, micromatriz, humedad, síntesis química, cribado de fármacos, hidrofílico, cultivo, sistema de dispensación de líquidos, sistema de control de humedad