Los expertos predicen la tecnología de ciencias de la vida más candente en 2021 y más allá
ARRIBA: ISTOCK.COM, MF3D
A través de la interrupción social y económica que causó el COVID-19 en 2020, la comunidad de investigación biomédica aumentó al desafío y logró hazañas sin precedentes de perspicacia científica. Con un nuevo año por delante, incluso a medida que avanza la pandemia, en The Scientist pensamos que era un momento oportuno para preguntar qué podría estar en el radar de innovación en ciencias de la vida para 2021 y más allá. Seleccionamos a tres miembros del panel de jueces independientes que ayudaron a nombrar nuestras 10 mejores innovaciones de 2020 para compartir sus pensamientos (por correo electrónico) sobre el próximo año.
Paul Blainey
El científico: Si tuviera que elegir un área de innovación en ciencias de la vida o una tecnología que ocupará los titulares en 2021, ¿cuál sería y por qué?
Paul Blainey: El valor está cambiando de la impacto de las tecnologías individuales (espectrometría de masas, clonación, secuenciación, PCR, células madre pluripotentes inducidas, secuenciación de próxima generación, edición del genoma, etc.) para impactar en todas las tecnologías. En 2021, creo que los investigadores aprovecharán cada vez más múltiples tecnologías juntas para generar nuevos conocimientos, así como también se volverán más agnósticos a la tecnología a medida que múltiples tecnologías presenten caminos plausibles hacia los objetivos de investigación.
Kim Kamdar
Kim Kamdar: En parte como reacción a la pandemia de COVID-19, un titular de 2021 será la innovación continua centrada en la consumerización de la atención médica, que está redefiniendo la forma en que los consumidores interactúan con los proveedores en cada etapa de la atención. Los consumidores son incluso selectivos con respecto a sus opciones de atención médica ahora, y las potencias minoristas como CVS y Walmart han desarrollado y continuarán desarrollando soluciones para satisfacer las necesidades de sus clientes. Si bien esto ya estaba en marcha antes de la pandemia, la crisis ha estimulado esta actividad con el objetivo de hacer que la atención médica sea más accesible y asequible y, en última instancia, brindar mejores resultados de salud para todos los estadounidenses.
Robert Meagher
Robert Meagher: Creo que esta es la entrega fácil de ARNm. Esto es algo que ha estado en desarrollo durante años para numerosas aplicaciones, pero el desarrollo exitoso y la autorización de uso de emergencia de la FDA de dos vacunas COVID-19 basadas en esta tecnología arrojan luz sobre esta tecnología. Los ensayos de vacunas y ahora el uso generalizado de las vacunas brindarán a los desarrolladores una gran cantidad de datos sobre la tecnología y establecerán una línea de base para comprender la seguridad y los efectos secundarios al considerar futuras aplicaciones terapéuticas fuera de las enfermedades infecciosas.
Ver The La promesa de las vacunas de ARNm
TS: Las herramientas de ciencias de la vida han tenido una tendencia hacia la tecnología unicelular durante algunos años. ¿Cree que esta tendencia continuará o cómo podría evolucionar?
PB: La tecnología de celda única llegó para quedarse, aunque su uso seguirá cambiando. Una analogía a dibujar es el cambio que vimos de la popularidad de la secuenciación del genoma de novo (durante el proyecto del genoma humano y la primera parte de la era NGS [secuenciación de próxima generación] a la rica gran variedad de aplicaciones de resecuenciación que se practican hoy en día. Espero que se sigan descubriendo nuevas formas de utilizar la tecnología unicelular durante algún tiempo.
KK: Innovación en La tecnología de una sola célula tiene el potencial de transformar la investigación biológica impulsando a un nivel de resolución que proporciona una imagen más matizada de la biología compleja. El costo ha sido una barrera clave para una adopción más amplia del análisis de una sola célula. A medida que se desarrolle una mejor tecnología, el costo aumentará se reducirá y habrá una explosión en la investigación unicelular. Esta dinámica también permitirá una adopción más amplia de la tecnología unicelular desde la investigación traslacional hasta aplicaciones clínicas, particularmente en oncología e inmunología.
RM: Sí, continúa innovación en este espacio, y espacio para la innovación continua. Un área en la que hemos visto desarrollo recientemente, y veo que continúa, es el estudio de células individuales no solo de forma aislada, sino junto con información espacial: comprender las células individuales y sus interacciones con sus vecinas. También me pregunto si la pandemia de COVID-19 despertará un mayor interés en la aplicación de técnicas unicelulares a problemas de enfermedades infecciosas, inmunología y microbiología. Muchos de los métodos existentes para el análisis de ARN de una sola célula (por ejemplo) funcionan bien para células humanas o de mamíferos, pero no funcionan para bacterias o virus.
TS: tecnologías orientadas hacia CRISPR también parecen estar en pleno apogeo. ¿Ves algo emocionante en el horizonte en este ámbito?
PB: Las promesas de CRISPR y la edición de genes son extraordinarias. No puedo esperar a ver cómo continúa desarrollándose ese campo.
KK: Gran parte del enfoque de la tecnología CRISPR desde que se presentó en 2012 se ha centrado en su utilidad para modificar genes en humanos. células con el objetivo de tratar enfermedades genéticas. Más recientemente, los científicos han demostrado el potencial del uso de la tecnología de edición de genes CRISPR para el tratamiento de enfermedades virales (esencialmente, un antiviral programable que podría usarse para tratar enfermedades como el VIH, el VHB, el SARS, etc. . . .). Estos hallazgos, publicados en Nature Communications, mostraron que CRISPR puede usarse para eliminar el virus de inmunodeficiencia simia (SIV) en monos macacos rhesus. Si se replica en humanos, en estudios que se iniciarán este año, CRISPR podría utilizarse para abordar el VIH/SIDA y potencialmente tener un gran impacto al convertir una enfermedad crónica en una con una cura funcional.
TS: ¿Qué innovaciones están preparadas para traducirse en tecnologías clínicamente relevantes el próximo año?
PB: Las nuevas modalidades terapéuticas que amplían el conjunto de enfermedades abordables son particularmente interesantes. Las terapias basadas en células ofrecen plataformas versátiles para la ingeniería biológica que aprovechan el poder de la biología humana. También es alentador ver que la tecnología de edición del genoma de células somáticas avanza hacia la clínica para el tratamiento de enfermedades graves.
El nivel de innovación que se produjo en 2020 para combatir el COVID-19 proporcionará una una reacción más rápida, enfocada y procesable a futuras pandemias.
Kim Kamdar, Domain Associates
RM: Además del gran éxito con las vacunas basadas en ARNm que sienta las bases para otras tecnologías clínicas basadas en la entrega de ARNm, la otra área que está realmente en el punto de mira este año es el diagnóstico. Hay muchos laboratorios y empresas, tanto pequeños como grandes, que tienen algunos productos e ideas realmente innovadores para diagnósticos portátiles y en el punto de atención. Durante mucho tiempo, esto a menudo se pensó en términos de un problema para el mundo en desarrollo o lugares con recursos limitados: piense, por ejemplo, en el diagnóstico de enfermedades tropicales desatendidas. Pero la pandemia de COVID-19 y la necesidad asociada de pruebas de diagnóstico a gran escala nos han llevado a repensar lo que significa recursos limitados y a comprender el desafío que plantean los cuellos de botella en las cadenas de suministro, el personal calificado y las instalaciones de laboratorio de alta complejidad. Ha habido una gran cantidad de investigación fundamental en las últimas dos décadas en diagnósticos rápidos, portátiles y fáciles de usar, pero traducirlos en productos clínicamente útiles a menudo parecía estancarse, sospecho que por falta de un mercado lucrativo para tales pruebas. Pero ahora estamos comenzando a ver la FDA [autorización de uso de emergencia para] pruebas en el hogar y otras tecnologías de diagnóstico novedosas para abordar las necesidades con la pandemia de COVID-19, y sospecho que esto allana el camino para que estas tecnologías comiencen a aplicarse a otros necesidades de pruebas diagnósticas.
TS: Aunque 2020 fue un año turbulento, la comunidad de ciencias de la vida logró movilizarse en torno a la pandemia de COVID-19 de una manera que el mundo realmente nunca ha visto. ¿Cómo cree que las respuestas a futuras pandemias serán similares o diferentes a esta?
PB: Al ver el sufrimiento y la destrucción provocados por el COVID-19, es obvio que debemos deben estar preparados con planes de respuesta más extensos, equitativos y mejor coordinados en el futuro. Si bien el desarrollo y las pruebas rápidas de vacunas fueron dos puntos brillantes el año pasado, hay muchas áreas importantes que exigen progreso. A medida que aprendemos sobre cuán importantes se vuelven los detalles en una crisis, sin importar cuán pequeños o mundanos, las tecnologías de diagnóstico y la calibración de las medidas de salud pública son dos áreas que merecen mayor atención.
KK: La vida La respuesta de la comunidad científica a la pandemia de COVID-19 ya ha demostrado estar años luz por delante de las respuestas anteriores, particularmente en áreas como el desarrollo y el diagnóstico de vacunas. Tomó más de un año secuenciar el genoma del virus del SARS en 2002. El genoma de COVID-19 se secuenció en menos de un mes desde que se identificó el primer caso. Los científicos y los médicos pudieron convertir esa información inicial en múltiples vacunas aprobadas a una velocidad vertiginosa. Ahora se ha validado el uso de ARN mensajero (ARNm) como una nueva modalidad terapéutica para el desarrollo de vacunas. La ciencia de las vacunas ha cambiado para siempre. La pandemia también ha centrado un nivel de atención muy necesario en los diagnósticos, lo que obligó a repensar cómo aumentar el acceso, la asequibilidad y la capacidad de acción de las pruebas de diagnóstico. El nivel de innovación que se produjo en 2020 para combatir el COVID-19 proporcionará una reacción más rápida, enfocada y accionable ante futuras pandemias. Además, el ascenso de un asesor científico (Dr. Eric Lander) a un puesto a nivel de gabinete en la administración de Biden es un buen augurio para nuestra capacidad futura de basarnos en datos y como el propio presidente Biden enmarcó, actualizó y revitalizó nuestra estrategia nacional de ciencia y tecnología. para ponernos en un rumbo sólido para los próximos 75 años, para que nuestros hijos y nietos puedan vivir en un mundo más saludable, más seguro, más justo, pacífico y próspero.
RM: Una cosa que realmente impulsó la investigación para abordar el COVID-19 fue la disponibilidad temprana de la secuencia completa del genoma del virus SARS-CoV-2, y el depósito oportuno continuo de nuevas secuencias casi en tiempo real a medida que se secuenciaban los aislamientos. Esto contrasta con los casos en los que el depósito de un gran número de secuencias puede retrasar un brote durante meses o incluso años. Preveo que el intercambio de información de secuencias casi en tiempo real se convierta en el nuevo estándar. Hacer que el virus esté disponible de forma amplia y económica, en forma inactivada, así como proteínas y estándares de ARN viral sintético bien caracterizados, también ayudó a estimular la investigación.
Una tendencia que me gusta menos es la publicación rápida de documentos no revisados por pares. resultados como preprints en línea. Hay un gran beneficio en hacer llegar nueva información a la comunidad lo antes posible, pero desafortunadamente creo que la prisa por publicar preprints en algunos casos resulta en la difusión de información engañosa. Este problema se agrava con comunicados de prensa acríticos y sin aliento que acompañan a la publicación de preprints, en lugar de esperar a que la revisión por pares acepte un manuscrito para emitir un comunicado de prensa. Creo que la solución puede estar en que las revistas consideren enfoques innovadores para acelerar la revisión por pares, o una forma de al menos realizar una verificación básica de rigor antes de publicar una versión preliminar del manuscrito. En este momento, los extremos son: publicar una versión preliminar sin revisar, o esperar meses o incluso años con múltiples rondas de revisión por pares, incluidos extensos experimentos adicionales para satisfacer la curiosidad de múltiples revisores por publicaciones de alto impacto. ¿Hay alguna manera de evitar que los manuscritos se publiquen como preprints con errores metodológicos obvios o errores en el análisis estadístico, y al mismo tiempo permitir que los manuscritos interesantes, bien hechos pero no completamente pulidos estén disponibles para la comunidad?
Paul Blainey es profesor asociado de ingeniería biológica en el MIT y miembro central del Instituto Broad del MIT y la Universidad de Harvard. El laboratorio de Blainey integra nuevas herramientas microfluídicas, ópticas, moleculares y computacionales para su aplicación en biología y medicina. El grupo enfatiza los enfoques cuantitativos de una sola célula y una sola molécula, con el objetivo de permitir estudios que generen datos con el poder de revelar el funcionamiento de los sistemas biológicos naturales y de ingeniería en una variedad de escalas. Blainey tiene un interés financiero en varias empresas que desarrollan y/o aplican tecnologías de ciencias biológicas: 10X Genomics, GALT, Celsius Therapeutics, Next Generation Diagnostics, Cache DNA y Concerto Biosciences.
Kim Kamdar es socio gerente de Domain Associates, un fondo de riesgo centrado en el cuidado de la salud que crea e invierte en compañías biofarmacéuticas, de dispositivos y de diagnóstico. Comenzó su carrera como científica y se dedicó a la investigación de descubrimiento de fármacos en Novartis/Syngenta durante nueve años.
Robert Meagher es miembro principal del Personal Técnico de los Laboratorios Nacionales Sandia. Su principal interés de investigación es el desarrollo de nuevas técnicas y dispositivos para el análisis de ácidos nucleicos, particularmente aplicados a problemas en enfermedades infecciosas, biodefensa y comunidades microbianas. Más recientemente, esto ha llevado a enfoques para diagnósticos moleculares simplificados para patógenos virales emergentes que son adecuados para su uso en el punto de necesidad o en el mundo en desarrollo. Los comentarios de Meaghers representan su opinión profesional, pero no representan necesariamente los puntos de vista del Departamento de Energía de los EE. UU. o del gobierno de los Estados Unidos.