La ampliación de los estudios de secuenciación unicelular permite a los científicos descubrir tipos de células raras, comprender mejor los estados patológicos y realizar un seguimiento de los cambios celulares a lo largo del tiempo. Sin embargo, procesar, analizar y analizar grandes cantidades de células individuales es costoso y requiere mucho tiempo y trabajo.
Giovanna Prout
Director ejecutivo
Biociencias a escala
Para eliminar las barreras que implica la ampliación, Scale Biosciences encabezó la Desafío de los 100 millones de célulasdonde, junto con varias otras empresas y organizaciones, prometieron subsidiar notables estudios unicelulares. Los premiados trabajarán con tecnologías de vanguardia para ayudarlos a secuenciar y analizar más células que nunca. En este foco de innovación, Giovanna Prout analiza su motivación para desarrollar este desafío en apoyo de la investigación biomédica a nivel unicelular.
¿Qué te inspiró a desarrollar este desafío?
Nos impulsa el éxito de la comunidad científica mundial en sus descubrimientos en biología. Queríamos brindar acceso a herramientas nuevas e impactantes que pudieran generar ideas en torno a estudios transcriptómicos unicelulares a mayor escala sin tener que preocuparnos por la carga de implementación y el costo. El desafío también se inspiró en el deseo de mostrar una comunidad de socios de la industria que puedan trabajar juntos para permitir dicho programa. Al asociarnos con la Iniciativa Chan Zuckerberg (CZI), Ultima, NVIDIA y Bioturing, podemos ofrecer a los ganadores y no ganadores del desafío costos gratuitos o reducidos para ejecutar sus ambiciosos proyectos.
¿Qué limita actualmente los estudios unicelulares?
Históricamente, los estudios unicelulares han estado limitados por los costos y la inflexibilidad en cómo se puede diseñar un estudio debido a limitaciones tecnológicas. Las tecnologías que surgieron hace casi una década están llegando al límite de sus capacidades. Scale Biosciences está aquí para tomar el relevo y permitir experimentos unicelulares a una escala sin precedentes mediante la comercialización de tecnologías diseñadas para facilitar su uso que no sacrifiquen el rendimiento ni la reproducibilidad. Por ejemplo, nuestra nueva plataforma QuantumScale RNA permite el procesamiento de hasta 2 millones de células o núcleos con flexibilidad para acomodar de 1 a miles de muestras o condiciones en un flujo de trabajo sencillo y optimizado que solo lleva 1,5 días. También hemos implementado precios que permiten a los investigadores ampliar drásticamente sus experimentos: menos de 1 centavo por célula y tan solo 100 dólares por muestra.
¿Por qué es tan importante la ampliación en los estudios unicelulares?
Esta es una pregunta muy importante porque sabemos que a veces más no siempre es mejor, pero en este caso, ¡lo es! El desarrollo humano, la salud y las enfermedades son enormemente complejos. Para comprender esa complejidad, es necesario realizar más estudios que incorporen más diversidad, como edad, ascendencia, género y tipo de muestra. La ampliación de los experimentos también permite ejecutar más condiciones y réplicas a la vez, lo que facilita las pruebas genéticas compuestas y a gran escala en el desarrollo de fármacos para una selección y validación de objetivos más rápida y potente. Además, se están entrenando y validando modelos básicos de IA para la ciencia predictiva, pero esos modelos deben alimentarse con datos mucho más diversos. Estos temas se repiten en los proyectos seleccionados para recibir subsidios completos en el Desafío 100 Millones de Células.
¿Por qué elegiste 100 millones como tu número objetivo?
Cuando nos propusimos realizar este proyecto, pensamos que 100 millones de células era una cifra ambiciosa. Nunca antes se había hecho nada parecido. Sin embargo, la comunidad científica es bastante sorprendente. Nos mostraron cuánta demanda reprimida hay de proyectos a gran escala al precio adecuado. Aún así, creo que sólo hemos arañado la superficie de lo que los investigadores harán con herramientas como la nuestra.
¿Cuáles fueron los parámetros clave que buscaba en estas propuestas?
Buscábamos proyectos que tuvieran el potencial de tener un impacto en la salud humana. Los proyectos por valor de 50 millones de células seleccionados para la subvención completa incluyeron proyectos centrados en cuatro áreas de investigación biomédica:
- Equidad en salud global: estudios que abarcan múltiples continentes y poblaciones diversas de edades y ascendencias
- Caracterización de la enfermedad: observar muchos pacientes y tejidos temporalmente para comprender completamente los mecanismos específicos de la enfermedad.
- Biología del cáncer: nuevos enfoques para comprender las respuestas al tratamiento
- Innovación terapéutica: plataformas novedosas para perturbaciones de enfermedades y desarrollo de fármacos
¿Cuáles fueron las respuestas de los investigadores a esta oportunidad?
Vimos una tremenda respuesta al programa con proyectos por un total de casi mil millones de células presentados por investigadores de 27 países diferentes, muchos de ellos estudiando desafíos críticos en la salud global. Recibimos más de 140 propuestas únicas.
¿Cómo evolucionó el desafío con el tiempo?
Debido a la gran respuesta de la comunidad investigadora, el desafío se amplió para subsidiar total o parcialmente proyectos que involucran un total de más de 600 millones de células.
Adobe Stock
Este desafío realmente representa un nivel sin precedentes de colaboración de la industria. Inicialmente anunciamos el programa con Ultima Genomics y NVIDIA como socios para subsidiar proyectos por valor de 100 millones de células. Posteriormente, se unió CZI, aportando nuevas capacidades al programa, así como los recursos para financiar completamente la investigación por valor de 50 millones de células. Ante la abrumadora respuesta, Bioturing se unió y, colectivamente, los socios acordaron extender el subsidio parcial a todos los proyectos que cumplieran ciertos criterios de elegibilidad, apoyando la investigación en más de 600 millones de células.
¿Cuál fue el resultado final de este desafío?
Anunciamos los proyectos que recibirán un subsidio completo en la reunión de la Sociedad Estadounidense de Genética Humana en Denver en noviembre de 2024 y esperamos recibir muestras de los participantes del programa y devolver datos de cientos de millones de células.
¿Cuáles son algunos de los proyectos ganadores?
Los proyectos seleccionados abarcan una notable gama de aplicaciones, desde la ampliación del primer atlas mundial de salud pediátrica hasta la investigación de diferencias específicas de la población en los resultados del cáncer.
A continuación se muestra una lista completa de los ganadores.
- Federico Gaiti, Centro Oncológico Princesa Margarita: Aclaración de las dependencias moleculares de las células de glioblastoma involucradas en la diafonía neuronal
- Caleb Webber, Instituto de Investigación de la Demencia del Reino Unido: Modelado de enfermedades cerebrales completas del pez cebra
- Sofía George, Universidad de Miami: Muestras de tejido de cohorte de pacientes con cáncer y PBMC de la red unicelular del Caribe africano
- Kevin Matthew Byrd, Universidad de la Commonwealth de Virginia: Mapeo de la interfaz de inhalación pediátrica con resolución unicelular
- David van Heel, Universidad Queen Mary de Londres: Políticas ómicas profundas en las poblaciones del sur de Asia para mejorar la salud en las comunidades del Reino Unido y de todo el mundo
- Tom Taghon, Universidad de Gante: Impulsores moleculares del desarrollo de células T humanas
- Drew Neavin, Instituto Garvan de Investigación Médica: Identificación de pacientes con riesgo de cardiotoxicidad inducida por fármacos
- Luis Barreiro, Universidad de Chicago: Revelando la variación inmune en diversas poblaciones humanas
- Barbara Treutlein, ETH Zúrich: Modelado predictivo de respuestas específicas del estado celular a perturbaciones de moléculas pequeñas en organoides humanos
- Zack Lewis, Instituto Allen de Ciencias del Cerebro: Atlas del sistema nervioso simpático.
- John Tsang, Universidad de Yale/Chan Zuckerberg Biohub Nueva York: Descifrando la salud inmune de las poblaciones globales
- Constantino Tzouanas, MIT: Plataforma proteica que perturba las PBMC humanas con lectura transcriptómica
- Christine Disteche, Universidad de Washington: Análisis del transcriptoma unicelular de las diferencias sexuales en el desarrollo humano normal y en condiciones genéticas con un número anormal de cromosomas sexuales.
- April Foster, Instituto Wellcome Sanger: Señalización de perturbaciones para comprender el desarrollo humano