3 سوال: کالن بیو در عصر جدیدی برای سلول درمانی | اخبار MIT

مهندسی ژنتیک و سلول درمانی شخصی می تواند مراقبت های بهداشتی را متحول کند. در سال‌های اخیر، سلول‌های بنیادی و ابزارهای ویرایش ژنی مانند CRISPR به دلیل امکاناتی که برای درمان بیماری‌ها از جمله سرطان ارائه می‌دهند، خبرساز شده‌اند. اما سلول‌های مهندسی فرآیندی آهسته و پر زحمت است و تولید درمان‌های شخصی‌شده در مقیاس را دشوار می‌کند.

استارت آپ کیتوپنکالن بوئی، دانشیار MIT و پائولو گارسیا، دانشمند پژوهشی و فوق دکترای سابق MIT، راه حلی ارائه می دهد که می تواند منجر به تولید انبوه سلول های دستکاری شده ژنتیکی شود. در اینجا، Buie به برخی از سوالات در مورد چگونگی رشد Kytopen از زمان تاسیس خود پاسخ می دهد.

س: شما و پائولو گارسیا چگونه به ایده اولیه Kytopen رسیدید؟

آ: از بسیاری جهات، پیدایش Kytopen در سال 2013 آغاز شد. پس از شرکت در کنفرانسی در مورد زیست شناسی مصنوعی، جایزه دانشکده جوان دارپا را دریافت کردم تا مشکل انتقال مواد ژنتیکی به سلول های باکتریایی را بررسی کنم. این بودجه به من اجازه داد تا پائولو گارسیا را به عنوان فوق دکترا استخدام کنم. دو سال بعد، ما در برنامه NSF Innovation Corps شرکت کردیم، که به محققان کمک می کند فناوری های خود را به برنامه های کاربردی فراتر از آزمایشگاه ترجمه کنند. از طریق آن برنامه، با بیش از 100 نفر در صنعت مصاحبه کردیم و به یک مشکل بزرگ در مهندسی ژنتیک پی بردیم: تحویل مواد ژنتیکی به سلول‌ها بسیار کند، بیش از حد دستی و توان عملیاتی کم بود.

به یاد دارم که از یک شرکت زیست شناسی مصنوعی بازدید کردیم که سعی داشت این فرآیند را خودکار کند. همه چیز خودکار بود به جز مرحله تحویل ژن واقعی. برای آن بخش، دو دانشمند کارکنان، 96 صفحه چاه را از خط خارج کرده و مواد را به صورت دستی به داخل نمونه های سلولی، تک تک، پیپت می کنند، سپس الکتروپوراسیون را انجام می دهند. ما بلافاصله این موضوع را به عنوان منطقه مشکلی که می‌خواستیم حل کنیم شناسایی کردیم و بودجه تحقیقاتی بیشتری برای توسعه یک فناوری جدید که در نهایت به Kytopen منتهی شد، جمع‌آوری کردیم.

س: کیتوپن از تمرکز بر سلول های باکتریایی به سلول های انسانی تبدیل شد. چه چیزی باعث این تغییر شد؟

آ: وقتی شرکت را در سال 2017 تأسیس کردیم و در حال انجام تحقیقات بازار بودیم، محققان شرکت‌ها مکرراً می‌پرسیدند: “هی، آیا تا به حال به استفاده از این روی سلول‌های پستانداران یا سلول‌های T یا سلول‌های بنیادی فکر کرده‌ای؟” وقتی یکی دو بار آن را می شنوید، یادداشت می کنید. احتمالا 30 بار شنیدیم. ما متوجه شدیم که ارزش بسیار بیشتری در آن فضا وجود دارد. صنعت کاملی وجود دارد که در حال رشد و توسعه است که در آن پزشکان مایلند سلول های شما را بگیرند و دوباره مهندسی کنند تا با بیماری شما مبارزه کنند. آن‌ها به فناوری‌های مشابهی نیاز دارند که ما برای باکتری‌ها توسعه می‌دادیم – آنها همچنین به آن‌ها نیاز داشتند که توان عملیاتی بالایی داشته باشند و در حجم زیادی تولید شوند. تقریباً در همان زمان، ما بودجه اولیه را از The Engine دریافت کردیم. این به ما منابع مورد نیاز برای کشف این فضا را داد. هنگامی که این کاربرد بالقوه را در سلول های ایمنی انسان یافتیم، چندین ایمونولوژیست را استخدام کردیم تا به ما کمک کنند تا این فناوری را از کار بر روی باکتری ها به کار بر روی سلول های انسانی تطبیق دهیم.

س: آیا می توانید توضیح دهید که فناوری Kytopen در واقع چگونه کار می کند؟

آ: فناوری ای که ما در Kytopen اختراع کردیم به نام Flowfect از میدان های الکتریکی و جریان سیال پیوسته به طور همزمان برای باز کردن منافذ در سلول ها و ارائه مواد ژنتیکی مانند mRNA و DNA استفاده می کند. با استفاده از دستگاه‌های میکروسیال، میدان الکتریکی را در حالی که با نرخ‌های جریان بسیار بالا جریان داریم، اعمال می‌کنیم. نرخ جریان بالا فشار برشی را به سلول ها تحمیل می کند که همراه با میدان الکتریکی به شما امکان می دهد منافذ را باز کنید. به لطف این جنبه مکانیکی، ما انرژی الکتریکی بسیار کمتری از انرژی الکتریکی مصرف می کنیم که معمولاً برای الکتروپوراسیون نیاز دارید. همانطور که برای بسیاری از انواع مختلف سلول مشخص است، این منجر به نتایج فیزیکی بهتری برای سلول ها می شود. آنها به این ترکیب استرس مکانیکی و الکتریکی بهتر پاسخ می دهند، زیرا ما مجبور نیستیم به اندازه الکتروپوریشن سنتی به آنها شوک وارد کنیم. از آنجایی که ما از این جریان های بسیار سریع برای القای فشار مکانیکی روی سلول استفاده می کنیم، این فرآیند دارای توان عملیاتی بالایی است. ما در سرعت های بسیار بالایی جریان داریم، به این معنی که می توانیم سلول های زیادی را پردازش کنیم. Flowfect به ما اجازه می دهد تا میلیاردها سلول را در دقیقه پردازش کنیم. این برای بسیاری از درمان های در حال توسعه که به حدود یک میلیون سلول در هر کیلوگرم از بیمار نیاز دارند، بسیار مهم است. این دنیایی از امکانات را برای ایمنی درمانی ایمن، از جمله کاربردهای ایمونونوکولوژی و ویرایش ژن باز می کند.