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El algoritmo de cómputo de la biología podía ayudar a optimizar las condiciones de la cultura requeridas para la terapia celular

La terapia celular es una estrategia potente para producir las células paciente-específicas, personalizadas para tratar muchas enfermedades, incluyendo enfermedad cardíaca y desordenes neurológicos. Pero un reto importante para los usos de la terapia celular está manteniendo las células activas y bien el laboratorio.

Eso puede pronto cambiar como investigadores en el Duque-NUS Facultad de Medicina, Singapur, y la universidad de Monash, Australia ha ideado un algoritmo que puede predecir qué moléculas son necesarias mantener las células sanas culturas del laboratorio. Desarrollaron una aproximación de cómputo llamada EpiMogrify, de que pueden predecir las moléculas necesarias para hacer señales a las células madres para cambiar en las células específicas del tejido, que pueden ayudar a acelerar los tratamientos que requieren las células pacientes cada vez mayor en el laboratorio.

La biología de cómputo se está convirtiendo en rápidamente un enabler dominante en la terapia celular, ofreciendo una manera de cortocircuitar aproximaciones de otra manera costosas y que toma tiempo del descubrimiento con algoritmos listo diseñados.”

Owen Rackham, biólogo de cómputo, Duque-NUS

El profesor adjunto Owen Rackham es autor mayor y correspondiente del estudio, publicado hoy en los sistemas de la célula del gorrón.

En el laboratorio, las células se crecen y se mantienen a menudo en los cultivos celulares, formados de una substancia, llamado un ambiente, que contiene los alimentos y otras moléculas. Ha sido un reto en curso para determinar las moléculas necesarias para mantener las células de alta calidad en cultura, así como encontrando las moléculas que pueden inducir a las células madres que conviertan a la otra célula pulsa.

El equipo de investigación desarrolló un modelo de ordenador llamado EpiMogrify que determinó con éxito las moléculas para agregar a los ambientes del cultivo celular para mantener las células nerviosas sanas, llamadas los astrocytes, y las células del corazón, llamado los cardiomyocytes. También utilizaron su modelo para predecir con éxito las moléculas que accionan a las células madres para girar en astrocytes y cardiomyocytes.

La “investigación en el Duque-NUS está pavimentando el camino para que las terapias celulares y el remedio regenerador entren en la clínica en Singapur y por todo el mundo; este estudio leverages nuestra experiencia en biología de cómputo y de sistemas para facilitar la producción de la buena práctica (GMP) de fabricación de células de alta calidad para estos usos terapéuticos muy necesarios,” dijo al profesor adjunto Enrique Petretto, que lleva al grupo de la genética de los sistemas en el Duque-NUS, y es un mayor y un autor correspondiente del estudio.

Los investigadores agregaron la información existente en su modelo sobre los genes marcados con etiqueta con los marcadores epigenéticos cuya presencia indica que un gen es importante para la identidad de la célula. El modelo entonces determina cuáles de estos genes cifran real para las proteínas necesarias para la identidad de una célula. Además, el modelo incorpora datos sobre las proteínas que atan a los receptores de la célula para influenciar sus actividades. Junto, esta información es utilizada por el modelo de ordenador para predecir las proteínas específicas que influenciarán las identidades de diversas células.

“Esta aproximación facilita la identificación de las condiciones óptimas del cultivo celular para las células que convierten y también para crecer las células de alta calidad requeridas para los usos de la terapia celular,” dijo a profesor compañero futuro Jose Polo del ARCO, del Discovery Institute de la biomedecina de la universidad de Monash y del instituto australiano del remedio de la investigación, que es también un mayor y autor correspondiente del estudio.

Las personas compararon las culturas usando las moléculas de proteína previstas por EpiMogrify a un tipo de cultivo celular de uso general que utiliza una gran cantidad de moléculas complejas y de substancias químicas desconocidas o indefinidas. Encontraron que las culturas EpiMogrify-previstas trabajaron también o aún que superaron su eficacia.

Los investigadores han archivado para una patente en su aproximación de cómputo y los factores del cultivo celular que predijo para el destino de la célula que mantenía y que controlaba. Las moléculas previstas de EpiMogrify están disponibles para que otros investigadores exploren en una base de datos pública: http://epimogrify.ddnetbio.com.

“Apuntamos continuar desarrollar las herramientas y las tecnologías que pueden habilitar terapias celulares y traerlas a la clínica tan eficientemente y con seguridad como sea posible,” dijimos a profesor Rackham de Asst.

“La tecnología desarrollada puede determinar las condiciones del cultivo celular requeridas manipular destino de la célula y ésta facilita el crecer de las células importantes en las culturas químico-definidas para los usos de la terapia celular,” agregó al Dr. Uma S. Kamaraj, autor importante del estudio y graduado de Duque-NUS' Integrated Biology y de programa del doctorado del remedio.

Source:
Journal reference:

Kamaraj, U.S., et al. (2020) EpiMogrify Models H3K4me3 Data to Identify Signaling Molecules that Improve Cell Fate Control and Maintenance. Cell Systems. doi.org/10.1016/j.cels.2020.09.004.