Los avances que darán forma a las ciencias de la vida en la década de 2020

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La década de 2010 trajo importantes avances en todos los aspectos de las ciencias de la vida y marcó el comienzo de una era de colaboración y enfoques multidisciplinarios. The Scientist habló con Steven Wiley, biólogo de sistemas del Pacific Northwest National Laboratory y miembro del consejo editorial de TS, sobre lo que él cree que indica el pasado reciente sobre la próxima década de investigación.

TS: ¿Qué avances espera con más ansias en la próxima década?

Wiley: El próximo año será una continuación de los avances científicos que estuvieron presentes en los últimos años, y lo que sucedió en los últimos años transformará fundamentalmente la próxima década. Hay dos áreas que creo que están realmente preparadas para un crecimiento explosivo, y una es la biología unicelular. . . . El segundo que la gente conoce es transformador. . . son las tecnologías CRISPR.

TS: ¿Por qué cree que veremos un crecimiento explosivo en la biología unicelular?

Wiley: La secuenciación de una sola célula, la proteómica de una sola célula, la obtención de imágenes de una sola célula son parte de esta nueva área de la biología de una sola célula que realmente tendrá un impacto en una gran cantidad de campos diferentes. Veremos muchos avances impulsados por eso en el próximo año, pero veremos el impacto total de esto durante la próxima década.

CORTESÍA DE STEVEN WILEY

[La biología unicelular] comenzó [ out] impulsada por la secuenciación de una sola célula, y muy cerca en el horizonte está la proteómica de una sola célula. Y luego, por supuesto, eso complementa gran parte del trabajo de generación de imágenes que se ha realizado, desarrollando una nueva generación de sondas para poder consultar qué sucede a nivel de una sola célula.

Esto realmente trae a la de ahí la idea de que las células de una población son muy heterogéneas, y lo que vemos a nivel de población es un reflejo de lo que están haciendo las células individuales. Y hasta que comprendamos lo que están haciendo las células individuales de una población, no podemos abordar problemas de, por ejemplo, modelar matemáticamente lo que sucede en las células.

[Los investigadores desarrollan] tecnologías de secuenciación y tecnología de proteómica en la última década han estado trabajando en una mayor sensibilidad y velocidad y precisión. Este aumento en la velocidad y la precisión y el tamaño de muestra cada vez más pequeño se ha reducido a un punto en el que ahora podemos observar cosas como la heterogeneidad del cáncer. Eso es . . . cuando tratas un cáncer, puedes matar el 95 por ciento del tumor, pero queda el 5 por ciento y eso es lo que va a regresar, y tienes una recurrencia del cáncer o metástasis. Por lo tanto, son las partes pequeñas las que realmente causan el problema, y hasta que pueda entender por qué esas células resistentes son diferentes, nunca hará cosas como desarrollar un tratamiento contra el cáncer completamente efectivo.

Ahora, la tecnología hay tanto tecnología de secuenciación como tecnologías de espectrometría de masas. Abre nuevos mundos de lo que podemos mirar, y creo que es por eso que esto realmente está siendo muy transformador. Estamos ahora en el nivel en el que podemos ver las células individuales. Eso es asombroso.

TS: ¿Y qué pasa con CRISPR?

Wiley: Tecnologías CRISPR que todos promocionan como una forma de editar el genoma, lo cual es cierto. Pero el verdadero poder de eso, creo. . . es el hecho de que proporciona una forma de etiquetar genes endógenos. Entonces, por ejemplo, se ven varios artículos diferentes en los que las personas han usado tecnologías CRISPR para insertar marcadores fluorescentes en los genes. Puede observar la dinámica, la localización y la expresión de genes individuales y células individuales.

La segunda cosa en la que CRISPR es realmente bueno es en las perturbaciones, siendo capaz de aumentar y disminuir genes, alterando la expresión de genes individuales hacia arriba y hacia abajo en una célula con una especificidad increíble. Por ejemplo, [con] una enfermedad genética o en el cáncer, la mayoría de los cambios genéticos impactantes realmente significativos se encuentran en el nivel de expresión aumentada o disminuida. Entonces, la forma en que pensamos acerca de cambiar la expresión génica es: [en] un tipo de célula, el gen está apagado, [y en] otro tipo de célula, el gen está encendido. Pero eso no es realmente cierto. Hay cambios sutiles en la abundancia y localización y disposición de genes individuales que tienen un enorme impacto regulador en las células. Pero carecíamos de buenas herramientas para [investigar] eso.

La capacidad de manipular el nivel de expresión de genes, etiquetarlos, hacer modificaciones en genes y células individuales abre una caja de herramientas de tecnologías experimentales que son simplemente revolucionario. 

Nota del editor: las respuestas se han editado por razones de extensión y claridad.

Emma Yasinski es una reportera independiente con sede en Florida . Síguela en Twitter @EmmaYas24.