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Promessa nova das posses da técnica em estudos da investigação do cancro e da ciência

Uma técnica nova relatada esta semana na ciência supera diversas limitações das telas químicas da alto-produção típica conduzidas em amostras da pilha. Tais telas são de uso geral tentar descobrir drogas de cancro novas, e em muitas outras aplicações biomedicáveis.

A maioria de telas actuais desta natureza oferecem um readout grosseiro, como da sobrevivência da pilha, a proliferação ou as alterações em formas da pilha, ou somente encontrar molecular específico, tal como o teste se uma enzima particular está obstruída.

Devido à diferença enorme entre aqueles extremos, a maioria de ensaios faltam rotineiramente a expressão genética subtil ou as mudanças de estado da pilha que puderam revelar pilhas molestadas interior provocadas mecanismos. Tais ensaios podem igualmente não detectam reacções dos nuances que puderam indicar efeitos secundários inesperados das drogas que estão sendo testadas, ou da variação entre pilhas genetically idênticas à mesma droga, ou porque as pilhas se tornam resistentes ao tratamento que estava trabalhando previamente bem. Para endereçar estas limitações, uma equipa de investigação que representa muitos campos colaborou para desenvolver uma técnica mais informativa.

Esta tecnologia ocupa realmente uma ameia entre os dois tipos comuns dos ensaios. Você pode obter meio uma ideia global das respostas celulares. Nós pensamos que está indo ser realmente poderosa categorizar drogas, por exemplo, e dizemos qual seu mecanismo é.”

Sanjay R. Srivatsan, pesquisador do chumbo, um estudante de M.D./Ph.D. no programa de formação do cientista médico na universidade da Faculdade de Medicina de Washington em Seattle

A nova tecnologia combina melhorias em núcleos de pilha de rotulagem com os avanços em perfilar que genes são expressados em cada um de milhões de pilhas. Isto era realizado em uma definição da único-pilha e em uma maneira eficaz na redução de custos. Nomearam o sci-Plex novo do método de selecção.

Na edição em linha do 5 de dezembro da ciência, os pesquisadores relatam seus resultados do prova--conceito. Os autores principais do papel, além do que Srivatsan, são José L. McFaline-Figueroa, um companheiro pos-doctoral em ciências do genoma na Faculdade de Medicina de UW; e Vijay Ramani, um aluno diplomado anterior das ciências do genoma de UW que seja agora um companheiro da faculdade de Sandler na Universidade da California.

Os investigadores séniores eram Cole Trapnell, de Faculdade de Medicina de UW professor adjunto de ciências do genoma e de um investigador no instituto de Brotman Baty para a medicina da precisão em Seattle, e gaio Shendure, um professor da Faculdade de Medicina de UW de ciências do genoma e director científico do instituto de Brotman Baty. Shendure é igualmente um investigador do Howard Hughes Medical Institute e dirige o centro da descoberta do instituto de Allen para a linhagem da pilha que segue na medicina de UW.

“A técnica do sci-Plex permite que nós associem lotes de pilhas genetically diferentes e para ver o que acontece a muitas pilhas individuais enquanto é molestado em muitas maneiras diferentes,” disse Trapnell. “Nós recolhemos então todos os dados junto e analisamo-los que usam ferramentas modernas da aprendizagem de máquina e da ciência dos dados compreender algo sobre o que cada um daquelas drogas faz às pilhas.”

Para passar o sci-Plex com seus ritmos, os pesquisadores aplicaram-no a uma tela usando três tipos de linha celular do cancro (leucemia, câncer pulmonar e cancro da mama) tratados com os 180 compostos para o cancro, o VIH e as terapias da doença auto-imune. As pilhas foram etiquetadas com um hashing nuclear de costas pequenas, únicas do ADN. Este hashing identifica pilhas diferentes e permite os cientistas traçar que as pilhas receberam que se drogam. Em apenas uma experiência, os pesquisadores mediram a expressão genética em 650.000 únicas pilhas de mais de 5.000 amostras independente tratadas.

Os resultados indicaram diferenças significativas nas maneiras algumas das células cancerosas reagidas aos compostos específicos. Igualmente revelaram testes padrões compartilhados entre pilhas no que diz respeito a outras famílias químicas assim como a algumas propriedades que distinguiram drogas dentro de uma família química. Os pesquisadores investigaram mais profundamente no modo de acção de uma classe de drogas de cancro, inibidores de HDAC. Viram que as mudanças reguladoras do gene combinaram a proposição que estes inibidores pararam a proliferação de célula cancerosa obstruindo o acesso a uma fonte de energia.

Descrevendo um outro aspecto da pesquisa, Srivistan disse, “estava realmente fresco que nós poderíamos usar perfis da expressão genética para categorizar a potência das drogas. Com mudanças na dose sobre quatro ordens de grandeza, nós poderíamos ver um aumento liso na resposta celular.”

Total, o estudo do sci-Plex sugeriu que poderia ser escalado aos milhares de amostras para visar caminhos bioquímicos diversos, catalizadores, reguladores e modos de acção.

“Algum deste trabalho poderia referir-se o tratamento da doença, em ajudar pesquisadores médicos compreenda como determinado produto das drogas seus efeitos, como a fase da pilha influencia a eficácia, e porque algumas medicamentações trabalham em algumas pilhas, mas não em outro,” Trapnell disse.

Os “médicos igualmente dão a muitos povos o mesmo punhado das drogas, e trabalham para alguns povos e não para outro,” Trapnell adicionou. “Potencial o sci-Plex poderia ajudar-nos melhor a compreender porque aquele é.”

Trapnell disse acredita que o sci-Plex poderia ser uma ferramenta útil para a medicina da precisão: “Finalmente quando alguém fica doente com cancro, nós queremos matar o tumor inteiro, todas as pilhas, não apenas algumas das pilhas. Assim compreender porque algumas pilhas individuais respondem uma maneira a uma droga e outro respondem são diferentemente críticas a projetar as terapias que serão completamente eficazes.”

Uma vantagem distinta do sci-Plex, pesquisadores notáveis, é que pode distinguir como um composto afecta subconjuntos das pilhas. Além do que aqueles que compo tumores, tais subconjuntos poderiam igualmente incluir modelos vivos do laboratório-prato tais como pilhas reprogrammed, organoids, e embriões sintéticos.

Os pesquisadores acreditam que a facilidade e o baixo custo dos núcleos que picam, combinados com a flexibilidade e a escalabilidade de seus métodos para a único-pilha que arranja em seqüência, poderiam dar a sci-Plex muito a investigação básica e aplicações práticas na biomedicina. Por exemplo, pôde ajudar em construir um atlas detalhado de respostas celulares às intervenções farmacêuticas.

“É uma estratégia muito que se pode generalizar,” Srivatsan disse. “Pode ser executada com os reagentes que todo o cientista pode adquirir e pode ser usada de várias maneiras.”

Trapnell concordou. “Eu estou realmente interessado em como a comunidade científica da genómica da único-pilha pegara esta para coisas que nós não antecipamos. Isso acontece todo o tempo em nosso campo. Os reveladores da tecnologia e os biólogos experimentais repurposing técnicas em todos os tipos das maneiras que os reveladores originais não previram.”

O trabalho no sciPlex foi financiado pelos institutos de saúde nacionais (concessões DP1HG007811, R01HG006283), pelo W.M. Keck Fundação, e pelo grupo das fronteiras de Paul Allen.

Três dos cientistas neste projecto, nenhuns deles nomearam nesta nota de imprensa, interesse financeiro declarado sob a forma da posse conservada em estoque e o emprego em Illumina, Inc. umas ou várias patentes arquivadas por Illumina ou o UW pode baseado neste trabalho.

Source:
Journal reference:

Srivatsan, S.R., et al. (2019) Massively multiplex chemical transcriptomics at single cell resolution. Science. doi.org/10.1126/science.aax6234.