Νέες τράπεζες διαχωρισμού κυττάρων στην άνωση

Νέες τράπεζες διαχωρισμού κυττάρων στην άνωση

September 7, 2022 0 Von admin

Χωρίς το κρίσιμο βήμα του διαχωρισμού – απομόνωση κυττάρων, νουκλεϊκών οξέων και πρωτεϊνών από βιολογικά δείγματα – δεν θα ήταν δυνατές πολλές ροές εργασιών στην έρευνα, τη διάγνωση και την κυτταρική θεραπεία. Τα τελευταία 40 χρόνια, ο διαχωρισμός έχει γίνει ένα κοινό και απαραίτητο βήμα σε εφαρμογές όπως η αλληλούχιση μονοκυττάρων, η δοκιμή νουκλεϊκών οξέων, η θεραπεία CAR-T και πολλοί άλλοι τομείς.

Ωστόσο, παρά την κοινή χρήση τους και το πόσο κρίσιμες έχουν γίνει οι τεχνολογίες διαχωρισμού, υπήρξε πολύ λιγότερη καινοτομία στον διαχωρισμό σε σύγκριση με σχεδόν κάθε άλλο μέρος της ροής εργασιών της βιοτεχνολογίας.

Η πρακτική του διαχωρισμού των κυττάρων έχει γνωρίσει ιδιαίτερα ταχεία ανάπτυξη, σχεδόν διπλασιασμένη τα τελευταία αρκετά χρόνια. Αυτή η ανάπτυξη αποδίδεται στην αυξημένη χρήση του ανοσοποιητικού συστήματος για τη μελέτη, τη διάγνωση και τη θεραπεία ασθενειών.

Ωστόσο, σε εφαρμογές όπως η θεραπεία CAR-T, οι τρέχουσες τεχνολογίες διαχωρισμού συμβάλλουν στα ευρέως αναγνωρισμένα προβλήματα της πολυπλοκότητας, του χρόνου και του κόστους της διαδικασίας παραγωγής. Στην πραγματικότητα, οι εξελίξεις στην ανοσολογική έρευνα και την κυτταρική θεραπεία έχουν συνήθως ξεπεράσει τις διαθέσιμες λύσεις και την ικανότητα των εργαλείων διαχωρισμού που απαιτούνται για αυτές τις εφαρμογές.

Βελτίωση του διαχωρισμού των κυττάρων με μικροφυσαλίδες

Μέχρι πρόσφατα, υπήρχαν δύο κύριοι τρόποι διαχωρισμού ή ταξινόμησης συγκεκριμένων τύπων κυττάρων: ταξινόμηση κυττάρων ενεργοποιημένης με φθορισμό (FACS) και μαγνητικός διαχωρισμός, ο οποίος συχνά αναφέρεται ως ταξινόμηση με μαγνητικά ενεργοποιημένα κύτταρα (MACS). Αυτές οι τεχνικές χρησιμοποιούνται συνήθως στην έρευνα για τα βλαστοκύτταρα, την ογκολογία και την ανοσολογία. Ενώ το FACS χρησιμοποιεί όργανα κυτταρομετρίας ροής, το MACS χρησιμοποιεί μαγνήτες και σχετικό εξοπλισμό. Αυτές οι τεχνολογίες ήταν οι κύριες μέθοδοι διαχωρισμού για δεκαετίες, καθώς η αγορά διαλογής κυττάρων είχε ελάχιστη ανάπτυξη και βελτίωση στη βασική τους προσέγγιση με την πάροδο των ετών.

Ενώ οι μέθοδοι FACS και MACS χρησιμοποιούνται ευρέως, παρουσιάζουν αρκετές προκλήσεις που περιορίζουν τη χρήση τους. Μερικοί από αυτούς τους περιορισμούς περιλαμβάνουν τον όγκο που μπορεί να χειριστεί αποτελεσματικά, την απαλότητα της μεθόδου και τον αριθμό των δειγμάτων που μπορούν να υποστούν επεξεργασία κάθε φορά.

Μια τεχνολογία διαχωρισμού κυττάρων επόμενης γενιάς που ονομάζεται ταξινόμηση κυττάρων ενεργοποιημένη με πλευστότητα (BACS) που έχουμε αναπτύξει στο Akadeum ξεπερνά αυτούς τους περιορισμούς μέσω της χρήσης μικροσκοπικών αιωρούμενων σωματιδίων που ονομάζονται μικροφυσαλίδες, για τη σύλληψη και την απομόνωση κυττάρων-στόχων, όπως τα Τ κύτταρα, τα Β κύτταρα και ακόμα και νεκρά κύτταρα.

Το BACS επιτρέπει στους ερευνητές να πραγματοποιούν διαχωρισμό κυττάρων σε έναν απλό σωλήνα φυγοκέντρησης χωρίς τη χρήση μαγνήτη, στήλης ή μικρορευστοποίησης. Οι μικροφυσαλίδες συνδέονται με στοχευμένα κύτταρα και διαχωρίζονται από τα μη στοχευμένα κύτταρα επιπλέοντας στην κορυφή ενός δείγματος, ενώ τα μη στοχευμένα κύτταρα βυθίζονται στο κάτω μέρος. Οι ερευνητές μπορούν στη συνέχεια να συλλέξουν τα επιθυμητά κύτταρα από την κορυφή του δείγματος (θετική επιλογή) ή από το κάτω μέρος του δείγματος (αρνητική επιλογή).

Καλύτερα από την άνωση

Υπάρχει μια επείγουσα και αυξανόμενη ανάγκη για επεξεργασία μεγάλου αριθμού κυττάρων σε μεγάλους όγκους με την υιοθέτηση αυτόλογων και αλλογενών κυτταρικών θεραπειών. Οι παραδοσιακές μέθοδοι διαχωρισμού κυττάρων περιορίζονται σε όγκους που μπορούν να υποστούν επεξεργασία, εμποδίζοντας τους ερευνητές να ταξινομήσουν αποτελεσματικά δείγματα με μεγάλους όγκους ρευστού ή μεγάλους αριθμούς κυττάρων.

Ωστόσο, η χρησιμοποίηση της άνωσης στον διαχωρισμό των κυττάρων, ξεπερνά αυτούς τους μακροχρόνιους περιορισμούς. Η τεχνολογία BACS δεν έχει περιορισμούς όγκου για τον διαχωρισμό κυψελών, επειδή χρησιμοποιεί την ομοιόμορφη δύναμη άνωσης που μπορεί εύκολα να κλιμακωθεί.

Μια άλλη πρόκληση των παραδοσιακών μεθόδων είναι ότι μπορεί να είναι χρονοβόρες και δυσκίνητες. Αυτό περιορίζει την απόδοση του δείγματος και κινδυνεύει να εκτεθούν τα κύτταρα σε δυσμενείς συνθήκες, οδηγώντας σε μεγάλες ροές εργασίας και χαμηλή απόδοση. Ως αποτέλεσμα, οι επιστήμονες περνούν το μεγαλύτερο μέρος της ημέρας τους χωρίζοντας κύτταρα αντί να τα μελετούν! Οι εκτεταμένοι χρόνοι επεξεργασίας που απαιτούνται για τον διαχωρισμό των κυττάρων μπορεί επίσης να βλάψουν τα κύτταρα που ενδιαφέρουν το δείγμα. Επιπλέον, η έκθεση σε τεράστια μαγνητικά πεδία κατά τον κυτταρικό διαχωρισμό που είναι πάνω από 10.000 φορές ισχυρότερα από την ισχύ του μαγνητικού πεδίου της Γης, επηρεάζει τη μορφολογία και το μεταβολισμό των κυττάρων.

Το μέλλον του κυτταρικού διαχωρισμού

Η αυξανόμενη ανάγκη για διαχωρισμό κυττάρων υψηλής ποιότητας έχει οδηγήσει στην εμφάνιση νέων τεχνολογιών που χρησιμοποιούν μικρορευστοποίηση, ακουστική και διήθηση. Ωστόσο, αυτές οι αναδυόμενες τεχνολογίες έχουν πολλά από τα ίδια μειονεκτήματα με τις παραδοσιακές μεθόδους επειδή χρησιμοποιούν MACS και FACS.

Καθώς οι νέες εξελίξεις στην τεχνολογία διαχωρισμού κυττάρων συνεχίζουν να αναδύονται και να μεταμορφώνουν τη βιομηχανία, το ίδιο μπορεί να αναμένεται από τις επιστημονικές και διαγνωστικές ανακαλύψεις και τις θεραπευτικές εφαρμογές όπως η κυτταρική και η γονιδιακή θεραπεία. Με τους ερευνητές πλέον σε θέση να πραγματοποιούν τον κυτταρικό διαχωρισμό πιο αποτελεσματικά και αποτελεσματικά χρησιμοποιώντας μικροφυσαλίδες BACS, μια νέα πορεία χαράσσεται για βελτιώσεις στην υγειονομική περίθαλψη.

Ο Brandon H. McNaughton, PhD, είναι συνιδρυτής και Διευθύνων Σύμβουλος της Akadeum Life Sciences.