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Investigadores de la Universidad Politécnica de Cataluña han desarrollado una técnica que abarata y mejora una técnica denominada electroporación, que consiste en abrir poros en las membranas de las células mediante un campo eléctrico para introducir sustancias como fármacos o ADN. Los métodos actuales son agresivos y caros, en cambio, el nuevo sistema logra aplicar la electroporación a bajo voltaje con un pequeño disco de circuito impreso, que cuesta menos de un euro la unidad, sin dañar las células
Investigadores de la Universidad Politécnica de Cataluña han desarrollado una técnica que abarata y mejora una técnica denominada electroporación, que consiste en abrir poros en las membranas de las células mediante un campo eléctrico para introducir sustancias como fármacos o ADN. Los métodos actuales son agresivos y caros, en cambio, el nuevo sistema logra aplicar la electroporación a bajo voltaje con un pequeño disco de circuito impreso, que cuesta menos de un euro la unidad, sin dañar las células
Dos firmas estadounidenses del sector de equipamiento en biotecnología, situadas en Boston y San Francisco, respectivamente, ya se han interesado por un nuevo sistema para la electroporación de cultivos celulares, desarrollado y patentado por investigadores del Centro de Investigación en Ingeniería Biomédica (CREB) de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC).
La electroporación consiste en abrir poros en las membranas de las células mediante un campo eléctrico externo para introducir determinadas sustancias como fármacos, ADN y ARN y se usa, por ejemplo, en terapias génicas y en experimentación en biología molecular. “Hasta ahora, su uso es bastante restringido porque los sistemas que existen son caros y engorrosos”, señala a SINC el investigador Ramón Bragós que ha llevado a cabo este proyecto junto al doctorando Tomás García.
Diferentes técnicas de electroporación se usan, por ejemplo, en un proceso de introducción de ácidos nucleicos exógenos en células eucariotas, denominado transfección. Un procedimiento que en 2012 generó un volumen mundial de negocio de 650 millones de euros, según datos de la UPC.
Bragós señala que el sistema para electroporación desarrollado por la UPC simplifica el proceso y reduce mucho los costes frente a las técnicas que se están utilizando ahora, lo cual facilitará su uso en investigación.
El sistema de la UPC se puede aplicar en la electroporación de cultivos de células de mamífero. En estos, explica el investigador, las células crecen adheridas en el fondo de placas. “Son células ‘acostumbradas’ a estar en un tejido, en un ambiente compacto, tocando a sus vecinas y cuando se cultivan lo que hacen es adherirse al fondo y crecer hasta que entran en contacto con las otras células y forman una monocapa”, añade.
Evitar el estrés en las células
Según Bragós, el método que se usa hasta ahora para electroporar es muy agresivo. En primer lugar hay que añadir una enzima para despegar las células adheridas al fondo de la placa de cultivo, luego hay que pasarlas a una cubeta especial que tiene unos electrodos y aplicar la descarga. Por último, hay que devolver las células a la placa. Todo esto provoca estrés en las células, de las que solo sobrevive una fracción, lo que se traduce en pérdidas importantes.
“Nosotros hemos desarrollado una pequeña placa en forma de disco que contiene en su cara inferior un conjunto de electrodos que permiten realizar la electroporación con un rendimiento elevado. Los dispositivos se hacen del tamaño del recipiente que contienen los cultivos, la más habitual es de un centímetro de diámetro”.
Ramón Bragós explica que el valor añadido del dispositivo es que permite realizar la electroporación en el recipiente en el que se está llevando a cabo el cultivo de células, típicamente en cápsulas de Petri o placas multipocillo, sin necesidad de extraerlas. El dispositivo incorpora unas microseparaciones que aseguran que el disco se sitúe a unas 10 micras de distancia. Por tanto, sin llegar a tocar las células, ni aplastarlas, se lleva a cabo la descarga, por debajo de los 20 voltios, y luego se retira.
“Inicialmente pensamos en desarrollar un dispositivo con tecnología microelectrónica, pero conseguimos hacerlo con tecnología de circuito impreso, mucho más barata. Al final cada disco sale a un precio por debajo de un euro la unidad, un coste muy competitivo frente a los dispositivos que existen ahora que van desde un euro a 100 euros la unidad”, indica.
Además, señala Bragós, el bajo coste de los nuevos dispositivos permitirá que los laboratorios las usen como elementos de un solo uso lo que evitará problemas de contaminación de los cultivos.
La técnica es también más segura para las personas que realizan el experimento debido a la baja intensidad de las descargas, menos de 20 voltios, frente a las convencionales que pueden ser de centenares o incluso algún millar de voltios, señala el investigador.
La financiación de este proyecto se ha llevado a cabo a través del Programa de Apoyo a la Valorización Tecnológica de Cataluña, de la Agencia ACC1Ó de la Generalitat.
Además, en la iniciativa ha colaborado activamente el grupo de la doctora Anna Maria Gómez-Foix, del departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad de Barcelona.
El doctorando Tomás García-Sánchez ha jugado un papel fundamental en el desarrollo de la nueva técnica aplicada a la electroporación de cultivos de la UPC y en estos momentos está realizando su tesis con este proyecto.
García-Sánchez explica a SINC que en el proceso de desarrollo del nuevo sistema han estado experimentando con una técnica de transfección basada en la introducción en los cultivos celulares de siRNAs (small interfering RNA), pequeños fragmentos de ARN cuya función principal es el bloqueo de la expresión de genes específicos una vez introducidos en el citoplasma celular.
“La posible terapia génica con siRNA está teniendo un gran auge en el mundo de la investigación biomédica hoy en día con aplicación en terapias antivirales o enfermedades neurodegenerativas, por ejemplo”, indica el investigador.
“El hecho de que hayamos logrado simplificar y abaratar el proceso de electroporación abre la puerta para que los investigadores en biología molecular tengan acceso a una técnica con muchas expectativas”, concluye.
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Referencia bibliográfica:
Tomás García-Sánchez, Beatriz Sánchez-Ortiz , Ingrid Vila, Maria Guitart, Javier Rosell, Anna M. Gómez-Foix, Ramón Bragós. “Design and Implementation of a Microelectrode Assembly for Use on Noncontact In Situ Electroporation of Adherent Cells”. Journal of Membrane Biology. 2012; 245(10):617-24. DOI 10.1007/s00232-012-9474-y
Tomás García-Sánchez, Maria Guitart, Javier Rosell IEEE, Anna M. Gómez-Foix, Ramón Bragós. “Automatic system for electroporation of adherent cells growing in standard multi-well plates”. 34th Annual International Conference of the IEEE EMBS. San Diego, California EE UU, 28 agosto – 1 septiembre de 2012
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