A Harvard Bioscience, Inc., uma empresa global de produção e distribuição de ciências biológicas, desenvolveu um sistema de triagem de células beta não invasivo para pesquisas sobre diabetes que utiliza medições de multi-eletrodos (MEAs) para fazer medições de células intactas de ilhotas pancreáticas, que produzem insulina.
O uso de matrizes multi-eletrodo pelo novo sistema Beta Cell oferece uma nova rota para o desenvolvimento de medicamentos para diabetes tipo 2. MEAs são dispositivos que servem como interfaces neurais que conectam neurônios a circuitos elétricos para uso in vivo ou in vitro .
Maulik Oza, gerente de marketing estratégico de eletrofisiologia da Harvard Bioscience, disse ao Pharmaceutical Processing que usar MEAs para células de ilhotas é uma capacidade única.
“Historicamente, a tecnologia foi registrada pela primeira vez na década de 1970 e, desde então, veio à tona nos anos 90 e início de 2000, quando foi implementado para pesquisa neurológica e cardio”, disse Oza. “A triagem beta é uma extensão disso e a Harvard Bioscience identificou e comprovou uma maneira de fazê-lo funcionar com as células das ilhotas dos pâncreas, que desempenham um papel crítico no diabetes”.
Oza explicou que, tradicionalmente, os dados eletrofisiológicos são registrados usando a técnica patch-clamp. Desenvolvido no final dos anos 1970, é um dos métodos laboratoriais mais desafiadores. A técnica envolve perfurar a membrana de uma célula com uma pipeta de vidro que contém solução eletrolítica. Uma vez inserido, um patch de membrana é isolado eletricamente, e a troca de íons através da membrana pode ser registrada.
No entanto, o MEA permite que um pesquisador insira eletrodos diretamente no vidro, para que as células beta (células dos ilhéus) possam ser conservadas no prato. Os eletrodos são embutidos no substrato e a atividade elétrica das células pode ser captada. “Isso não foi feito antes na pesquisa sobre diabetes”, disse Oza.
A conservação das células beta é a chave para o que torna o sistema da Harvard Bioscience tão único porque ajuda na descoberta de medicamentos, possibilitando estudos de longo prazo. No sistema MEA, a membrana da célula não está sendo perfurada, então as células podem ser utilizadas por dias a fio.
Oza fez referência a um artigo científico europeu que relatou 35 dias de cultura usando o sistema.
Na imagem à esquerda está o sistema de tela beta completo com todos os seus componentes – headstage, placa de interface de dados e unidade de coleta de sinal. Na imagem à direita está um close-up do headstage – a unidade de gravação principal que abriga o chip de gravação (ou matriz de microeletrodos, a seção verde em direção à frente). A região traseira (caixa preta) é o local onde o amplificador e outros componentes eletrônicos associados ao dispositivo estão localizados. O dispositivo é muito compacto e pode ser montado em um microscópio, para que os cientistas possam visualizar suas amostras simultaneamente durante a gravação de sinais eletrofisiológicos.
Os cientistas farmacêuticos agora podem analisar dados eletrofisiológicos em uma escala de tempo maior, permitindo que registrem os efeitos de um medicamento na célula ao longo do tempo.
Além disso, como os eletrodos são embutidos em um substrato de vidro, eles podem ser facilmente multiplicados e transformados em um alto rendimento. Tradicionalmente, com um patch-clamp, um cientista tem que corrigir manualmente cada célula, o que consome muito tempo. Uma única gravação experimental com patch-clamp poderia levar cinco ou seis horas.
“Com o sistema Beta Cell”, disse Oza, “40 células ilhotas podem ser trabalhadas ao mesmo tempo. É um processo altamente automatizado”.
Os métodos tradicionais de registro de dados eletrofisiológicos, de acordo com Oza, fornecem apenas dados de endpoint. No entanto, a tecnologia MEA no Sistema Beta Celular permite o registro contínuo de dados enquanto o processo de teste está ocorrendo por meio do registro da oscilação iônica, que fornece informações sobre a secreção de insulina.
Enquanto o sistema Harvard Bioscience vem em duas configurações, o MEA 20100 é a configuração preferida para a descoberta de medicamentos.
“Nesta configuração”, disse Oza, “a atividade celular pode ser registrada com o tempo, e se você estiver estudando diabetes tipo 2, que progride lentamente, e quiser estudar o efeito de uma droga nas células beta, você precisa cultivar e monitorar as células durante dias ou semanas para ver como a droga se expressa em durações mais longas. Isso é possível com o MEA 20100”.
Oza concluiu dizendo que houve alguns altos níveis de interesse em integrar a tecnologia, particularmente dentro dos Institutos Nacionais de Saúde e laboratórios associados à Universidade de Harvard.
O Beta Cell-System foi lançado pela Multi Channel Systems, uma subsidiária da Harvard Biosciences, Inc. no início de maio de 2018.