Nueva tecnología de Trince revoluciona la introducción de moléculas en células
Kevin Braeckmans siempre ha sentido fascinación por la luz. «Comencé a estudiar física con el objetivo de convertirme en un astrónomo experimental y utilizar telescopios avanzados para explorar el universo», dice. Sin embargo, mientras trabajaba en su doctorado, se encontró mirando a través de microscopios en lugar de telescopios, observando «otra parte del universo que de otra manera sería inaccesible», dice Braeckmans, quien ahora lidera el Grupo de Investigación Biofotónica en la Universidad de Gante en Bélgica.
Su investigación de doctorado se centró en nanomateriales para la entrega de medicamentos, un esfuerzo que llevó a Braeckmans a darse cuenta de que los enfoques que los científicos estaban utilizando para introducir moléculas dentro de las células dañaban las células. Quizás, pensó, la luz podría ofrecer una forma más suave de lograrlo.
Fue una idea que, en 2021, llevaría a la creación de Trince, una empresa derivada de la Universidad de Gante cuyo nombre es un acrónimo de ‘transferencia en células’.
Braeckmans, junto con los cofundadores Philip Mathuis y Stefaan De Smedt, desarrollaron un dispositivo que utiliza una técnica llamada fotoporación para crear agujeros temporales en la membrana celular a través de los cuales las moléculas pueden ingresar. La misión de la empresa es simple: entregar casi cualquier cosa en casi cualquier tipo de célula, de la manera más suave posible.
Ahora, el potencial de esto ha sido reconocido por los jueces del Premio Spinoff de Nature, quienes seleccionaron a Trince como la empresa más prometedora de todas las que compiten. «Han construido un equipo asombroso, están abiertos a la mentoría y tienen la estrategia correcta», dice la jueza Kiana Aran, quien estudia diagnósticos y terapéutica médica en el Instituto Keck Graduate en Claremont, California. «La tecnología tiene mucho más potencial del que incluso han pensado», agrega.
Rápida introducción
Introducir una molécula dentro de una célula, ya sea con fines de investigación o terapéuticos, es difícil de hacer sin dañar las células. Los grandes constructos genéticos necesarios en inmunoterapia contra el cáncer y medicina regenerativa plantean un desafío particular.
La forma estándar de introducir material genético ha sido con vectores virales. Pero ese proceso es laborioso y costoso. Además, los vectores pueden causar todo tipo de problemas. Podrían, por ejemplo, interrumpir el propio genoma de la célula al insertar el material en lugares incómodos o dejar marcadores en la célula que activan el sistema inmunológico. Incluso los virus podrían recuperar su capacidad de reproducirse, a pesar de que el proceso había sido desactivado artificialmente.
Un enfoque sin vectores que ha surgido es la electroporación, que utiliza una corriente eléctrica para interrumpir temporalmente la membrana celular. Esto evita los inconvenientes de los vectores virales, pero a menudo mata muchas de las células a las que apunta. «Las empresas tienden a no anunciar cuántas células sobreviven a la electroporación, sino que informan sobre la viabilidad de las células restantes», dice Braeckmans.
Incluso entre las células que sobreviven, hay una diferencia entre estar técnicamente vivas y ser capaces de proliferar y realizar las funciones requeridas, señala Braeckmans. Debido a que los campos eléctricos utilizados en la electroporación penetran en las células y causan daño, las células pueden tardar varios días en recuperarse lo suficiente como para comenzar a proliferar nuevamente, si es que lo hacen, dice. «Podemos hacerlo mejor que eso».
Similar a la electroporación, la fotoporación intenta entregar moléculas en la célula creando pequeños poros que hacen temporalmente permeable la membrana celular. En la fotoporación, sin embargo, la energía no es absorbida por las estructuras celulares, sino por nanopartículas agregadas al medio de cultivo que rodea la célula. Estas están diseñadas para calentarse rápidamente cuando se iluminan con breves pulsos de luz láser roja (menos de 10 nanosegundos). El efecto es similar, dice Braeckmans, a «cómo los granos de arena en verano absorben la luz solar y se calientan».
Dependiendo de la cantidad de energía suministrada por el láser, pueden ocurrir dos procesos, ambos útiles. «A niveles más bajos», dice Braeckmans, «el calor crea heridas de quemadura temporales en la membrana celular a través de las cuales ingresa el líquido circundante». A niveles más altos, el agua alrededor de las partículas hierve, dando lugar a burbujas que se expanden rápidamente y pueden crear poros mecánicamente en la membrana celular.
Las burbujas, que se pueden ver bajo el microscopio, duran solo unos pocos decenas de nanosegundos. Pero los poros que crean existen durante decenas de segundos, lo que Braeckmans dice que «es suficiente tiempo para que las moléculas entren». Al igual que con la electroporación, algunos contenidos de la célula podrían filtrarse, pero la fotoporación no daña de otra manera el interior de la célula. Como resultado, más células sobreviven al proceso de fotoporación que al de electroporación1.