Un kodecito (ko•de•cito) es una célula viva que ha sido modificada (codificada) mediante la incorporación de uno o más constructos lipídicos espaciadores de funciones (construcciones FSL) [1] [2] [3] para obtener una función biológica, química o tecnológica nueva o novedosa. La célula es modificada por la cola lipídica del constructo FSL que se incorpora a la membrana bilipídica de la célula.
Todos los códecitos conservan su vitalidad y funcionalidad normales, al tiempo que adquieren la nueva función de las construcciones FSL insertadas. La combinación de dispersabilidad en medios biocompatibles , incorporación espontánea a las membranas celulares y aparente baja toxicidad hace que las construcciones FSL sean adecuadas como herramientas de investigación y para el desarrollo de nuevas aplicaciones diagnósticas y terapéuticas .
La tecnología
Las construcciones de Kode FSL constan de tres componentes: [3] [4] una fracción funcional (F), un espaciador (S) y un lípido (L).
Aunque los codecitos se crean modificando células naturales, son diferentes de las células naturales. Por ejemplo, las construcciones FSL, influenciadas por la composición de la cola lipídica, son móviles lateralmente en la membrana y algunas construcciones FSL también pueden agruparse debido a las características del grupo funcional (F). [1] Como las construcciones FSL están ancladas en la membrana a través de una cola lipídica (L), se cree que no participan en la transducción de señales , pero pueden estar diseñadas para actuar como agonistas o antagonistas del evento de unión inicial. Las construcciones FSL no pasarán activamente a través de la membrana plasmática, pero pueden ingresar a la célula a través de la invaginación de la membrana y la endocitosis. [7]
La "codificación" de las células es estable (sujeta a la tasa de recambio de los componentes de la membrana). Las construcciones FSL permanecerán en la membrana de las células inactivas (por ejemplo, los glóbulos rojos) durante la vida de la célula, siempre que se almacene en un medio libre de lípidos. [7] En la circulación periférica, se observa que las construcciones FSL se pierden de los codecitos de los glóbulos rojos a una tasa de aproximadamente el 1% por hora. [9] [19] La dosis inicial de "codificación" y el nivel mínimo requerido para la detección determinan durante cuánto tiempo se puede controlar la presencia de "codecitos" en la circulación. En el caso de los "codecitos" de los glóbulos rojos, se ha demostrado que es posible controlar de forma fiable la presencia de los "codecitos" hasta 3 días después de la administración intravenosa en pequeños mamíferos. [9]
El espaciador (S) de un constructo FSL se ha seleccionado de modo que tenga una reactividad cruzada insignificante con los anticuerpos séricos, de modo que los kodecytes se puedan utilizar con suero sin diluir. Al aumentar la longitud del espaciador FSL de 1,9 a 7,2 nm , se ha demostrado que la sensibilidad puede mejorar al doble en los ensayos de kodecyte basados en la aglutinación de glóbulos rojos. Sin embargo, aumentar aún más el tamaño del espaciador de 7,2 a 11,5 nm no dio como resultado ninguna mejora adicional. [1]
Vídeo de tecnología
Para ver un vídeo sencillo que explica cómo funciona Kode Technology, haga clic en el siguiente enlace: https://www.youtube.com/watch?v=TIbjAl5KYpA
Metodología
Las construcciones de FSL, cuando están en solución ( salina ) y en contacto, se incorporarán espontáneamente a las membranas celulares. [20] La metodología implica simplemente preparar una solución de construcciones de FSL en el rango de 1–1000 μg / mL , con la concentración utilizada determinando la cantidad de antígeno presente en el kodecyte. La capacidad de controlar los niveles de antígeno en el exterior de un kodecyte ha permitido la fabricación de sistemas de sensibilidad de control de calidad [2] y kits de enseñanza serológica que incorporan toda la gama de reacciones de aglutinación serológica. [21] La concentración real dependerá de la construcción y la cantidad de construcción requerida en la membrana. Una parte de la solución de FSL se agrega a una parte de células (hasta 100% de suspensión ) y se incuban a una temperatura establecida dentro del rango de 4–37 °C (39–99 °F) dependiendo de la compatibilidad de temperatura de las células que se están modificando. Cuanto mayor sea la temperatura, más rápida será la velocidad de inserción de FSL en la membrana. En el caso de los glóbulos rojos, la incubación durante 2 horas a 37 °C permite una inserción de FSL >95 % y, al menos, el 50 % de la inserción se logra en 20 minutos. En general, para la inserción de FSL basadas en carbohidratos en los glóbulos rojos, la incubación durante 4 horas a temperatura ambiente o 20 horas a 4 °C es similar a una hora a 37 °C. [20] No es necesario lavar los códecitos resultantes, sin embargo, se debe considerar esta opción si se utiliza un exceso de construcción de FSL en el "proceso de codificación".
Los kodecitos también se pueden crear in vivo mediante la inyección de construcciones directamente en la circulación. [19] Sin embargo, este proceso modificará todas las células en contacto con las construcciones y, por lo general, requiere significativamente más construcción que la preparación in vitro , ya que las construcciones FSL se asociarán preferentemente con lípidos libres. [19]
La creación in vivo de kodecitos no está dirigida y las construcciones FSL se insertarán en todas las células de forma no específica, pero pueden mostrar una preferencia por algunos tipos de células.
Los análisis serológicos de diagnóstico [4], incluida la citometría de flujo [5] y la microscopía electrónica de barrido, por lo general no permiten detectar diferencias entre los "kodecitos" y las células no modificadas. Sin embargo, cuando se comparan con las células naturales, parece haber una diferencia entre las reactividades de los anticuerpos IgM e IgG cuando el grupo funcional (F) es un antígeno peptídico monomérico. Los anticuerpos IgM parecen reaccionar mal con los kodecitos elaborados con péptidos FSL. [10] [17] Además, las construcciones FSL pueden tener un antígeno/epítopo restringido y pueden no reaccionar con un anticuerpo monoclonal a menos que la construcción FSL y el anticuerpo monoclonal sean complementarios. [10] [17]
Los códecitos se pueden estudiar utilizando técnicas histológicas estándar. Los códecitos se pueden fijar después de la "codificación" siempre que la fracción funcional (F) del constructo FSL sea compatible con el fijador. Sin embargo, se requieren tejidos congelados o congelados y fijados con formalina porque los constructos FSL basados en lípidos (y otros glicolípidos) se lixiviarán de los "códecitos" en muestras embebidas en parafina durante los pasos de desparafinación. [20]
Nomenclatura
Las membranas codificadas se describen por la construcción y la concentración de FSL (en μg / mL ) utilizada para crearlas. [20] Por ejemplo, los codificadores creados con una solución de 100 μg/mL de FSL-A se denominarían codificadores A100. Si se usaron múltiples construcciones de FSL, la definición se amplía en consecuencia, p. ej., los codificadores A100+B300 se crean con una solución que contiene una solución de 100 μg/mL de FSL-A y una solución de 300 μg/mL de FSL-B. El símbolo "+" se utiliza para separar las mezclas de construcciones, p. ej., A100+B300. Si las concentraciones de FSL son constantes, se puede omitir el componente μg/mL de la terminología, p. ej., codificadores A. Alternativamente, las construcciones no relacionadas como FSL-A y FSL-biotina crearán codecitos A+biotina, etc. Si se utilizan diferentes células en el mismo estudio, se recomienda incluir el tipo de célula en el nombre, por ejemplo, codecitos A100 de glóbulos rojos frente a codecitos A100 de glóbulos blancos, o codecitos A100 de plaquetas, etc.
Aplicaciones
La tecnología Kode se ha utilizado para la modificación in vitro de embriones murinos , espermatozoides , pez cebra , células epiteliales / endometriales y glóbulos rojos [3] [4] [5] [8] [11] [12] [22] para crear sistemas de control de calidad celular, [2] [3] [10] kits serológicos (enseñanza), [21] [23] expresión de antígenos raros , añadir marcadores infecciosos a las células, [3] [13] [18] modificación de la adhesión/interacción/separación/inmovilización celular, [3] [7] [9] y etiquetado. [5] [8] También se ha infundido intravascularmente para la modificación in vivo de células sanguíneas y la neutralización de anticuerpos circulantes [3] [19] [24] y la obtención de imágenes in vivo de codecitos de médula ósea circulante en pez cebra. [25] Los constructos Kode FSL también se han aplicado a superficies no biológicas como celulosa modificada, papel, [22] sílice, polímeros, fibras naturales, vidrio y metales y se ha demostrado que son ultrarrápidos en el etiquetado de estas superficies. [3] [26]
^ abc Korchagina, Elena; Tuzikov, Alexander; Formanovsky, Andrey; Popova, Inna; Henry, Stephen; Bovin, Nicolai (2012). "Hacia la creación de paisajes glicolíticos de membrana celular con construcciones de lípidos glicanos". Investigación de carbohidratos . 356 : 238–46. doi :10.1016/j.carres.2012.03.044. PMID 22551471.
^ abc Henry, Stephen M (2009). "Modificación de glóbulos rojos para uso en control de calidad de laboratorio". Current Opinion in Hematology . 16 (6): 467–472. doi :10.1097/MOH.0b013e328331257e. PMID 19680123. S2CID 37416831.
^ abcdefgh Korchagina, EY; Henry, SM (16 de julio de 2015). "Constructos sintéticos similares a glicolípidos como herramientas para la investigación en glicobiología, diagnósticos y como posibles terapias". Biochemistry (Moscú) . 80 (7): 857–871. doi :10.1134/S0006297915070068. ISSN 0006-2979. PMID 26542000. S2CID 14965044.
^ abcd Frame, Tom; Carroll, Tim; Korchagina, Elena; Bovin, Nicolai; Henry, Stephen (2007). "Modificación de las membranas de los glóbulos rojos mediante glucolípidos sintéticos". Transfusión . 47 (5): 876–882. CiteSeerX 10.1.1.494.2776 . doi :10.1111/j.1537-2995.2007.01204.x. PMID 17465953. S2CID 18086433.
^ abcd Hult, Annika K; Frame, Tim; Chesla, Scott; Henry, Stephen; Olsson, Martin L (2012). "Evaluación mediante citometría de flujo de glóbulos rojos que imitan los subgrupos ABO naturales después de la modificación con cantidades variables de construcciones FSL-A y B". Transfusión . 52 (2): 247–251. doi :10.1111/j.1537-2995.2011.03268.x. PMID 21812783. S2CID 5984970.
^ Henry SM. Ingeniería de la superficie de los glóbulos rojos con glicolípidos sintéticos (KODETM CAE) para crear controles de sensibilidad analítica ABO y células xenomodificadas. (Conferencia invitada) 2.º Simposio Internacional sobre Incompatibilidad ABO en Trasplantes, Gotemburgo, Suecia, 2005 Xenotransplantation 2005; 12(5): 356
^ abcd Blake D, Lan A, Love D, Bovin N, Henry S (2010). "Células modificadas con lípidos espaciadores de función fluorescente (FSL) para análisis in vitro e in vivo". FEBS Journal . 277 (1): 37–271. doi :10.1111/j.1742-4658.2010.07680.x. hdl : 10292/2142 . PMC 7164047 .
^ abc Ki, Katrina K.; Flower, Robert L.; Faddy, Helen M.; Dean, Melinda M. (7 de enero de 2016). "La incorporación de construcciones de lípidos espaciadores funcionales conjugados con fluoresceína en la membrana de los glóbulos rojos facilita la detección de células marcadas durante el almacenamiento ex vivo" (PDF) . Journal of Immunological Methods . 429 : 66–70. doi :10.1016/j.jim.2016.01.003. PMID 26773455.
^ abcd Oliver, Caroline; Blake, Debbie; Henry, Stephen (2011). "Modelado de reacciones transfusionales y predicción de supervivencia celular in vivo con kodecytes". Transfusión . 51 (8): 1723–1730. doi :10.1111/j.1537-2995.2010.03034.x. PMID 21303367. S2CID 24736518.
^ abcd Heathcote, Damien; Carrol, Tim; Wang, Jui-Jen; Flower, Robert; Rodionov, Igor; Tuzikov, Alexander; Bovin, Nicolai; Henry, Stephen (2010). "Nuevas células de detección de anticuerpos, MUT+Mur kodecytes, creadas mediante la unión de péptidos a los eritrocitos". Transfusión . 50 (3): 635–641. doi :10.1111/j.1537-2995.2009.02480.x. PMID 19912581. S2CID 20952307.
^ ab Heathcote, D; Flower, R; Henry, S (2008). "Desarrollo de nuevas células de detección de aloanticuerpos: el primer ejemplo de la adición de antígenos peptídicos a glóbulos rojos humanos utilizando la tecnología KODE. Congreso Regional de la ISBT, RAE de Macao (China), 2008". (P-303)". Vox Sanguinis . 95 (Suppl 1): 174.
^ ab Flower, R; Lin PH, Heathcote D; Chan, M; Teo, D; Selkirk, A; Shepherd, R; Henry, S (2008). "Inserción de construcciones de péptidos KODE en membranas de glóbulos rojos: creación de antígenos de grupos sanguíneos MNS variantes artificiales. Congreso Regional ISBT, RAE de Macao (China), 2008". (P-396)". Vox Sanguinis . 95 (Supl 1): 203–204.
^ ab Chesla, S; Henry, S; Eatz, R; Sinor, L (2010). "Prueba de sífilis en fase sólida utilizando tecnología KODE". Transfusión . 50 : 196A–197A. doi :10.1111/j.1537-2995.2010.02833_1.x. PMID 20815863. S2CID 222195124.
^ Komarraju S, Chesla S, Bovin N, Henry S (2010). "Codecitos de sífilis: nuevos glóbulos rojos modificados con lípidos espaciadores de funciones (FSL) capaces de detectar de forma sensible y específica los anticuerpos contra la sífilis". FEBS Journal . 277 (S1): 97–98. doi :10.1111/j.1742-4658.2010.07680.x. hdl : 10292/2142 . PMC 7164047 .
^ Nadarajan, VS; Laing, AA; Saad, SM; Usin, M (2011). "Prevalencia y especificidad de los anticuerpos anti-eritrocitos en una población multiétnica de pacientes del sur y este de Asia e influencia del uso de nuevos codecitos MUT+Mur+ en su detección". Vox Sanguinis . 102 (1): 65–71. doi : 10.1111/j.1423-0410.2011.01507.x . PMID 21592136. S2CID 20297050.
^ Henry, Stephen; Rodionov, Igor (2012). Boletín técnico del kit de construcción FSL-RFG(Maleimide) FSL . Scholarly Commons. hdl :10292/2241.
^ abc Henry, Stephen; Komarraju, Sarvani; Heathcote, Damien; Rodinov, Igor L (2011). "Diseño de construcciones FSL basadas en péptidos para crear codecitos de Miltenberger". ISBT Science Series . 6 (2): 306–312. doi : 10.1111/j.1751-2824.2011.01505.x . S2CID 82441272.
^ ab Georgakopoulos, T; Komarraju, Sarvani; Henry, Stephen; Bertolini, Joseph (2011). "Un ensayo de función Fc mejorado que utiliza glóbulos rojos recubiertos con antígeno CMV generados con construcciones sintéticas de función-espaciador-lípido". Vox Sanguinis . 102 (1): 72–78. doi :10.1111/j.1423-0410.2011.01512.x. PMID 21749406. S2CID 9758322.
^ abcd Oliver, Caroline; Blake, Debbie; Henry, Stephen (2011). "Neutralización in vivo de anti-A y transfusión exitosa de glóbulos rojos incompatibles con el antígeno A en un modelo animal". Transfusión . 51 (12): 2664–2675. doi :10.1111/j.1537-2995.2011.03184.x. PMID 21599675. S2CID 205724219.
^ abcd Blake, Debbie A; Bovin, Nicolai V; Bess, Dan; Henry, Stephen M (2011). "Constructos FSL: un método simple para modificar superficies de células/viriones con una variedad de marcadores biológicos sin afectar su viabilidad". Journal of Visualized Experiments . 54 (e3289). doi :10.3791/3289. PMC 3211133 . PMID 21847082.
^ ab Henry, Stephen; Perry, Holly (2012). Boletín técnico del kit de enseñanza serológica FSL-A+B(tri) . Scholarly Commons. hdl :10292/2827.
^ ab Barr, Katie; Korchagina, Elena; Ryzhov, Ivan; Bovin, Nicolai; Henry, Stephen (1 de octubre de 2014). "Mapeo de la especificidad fina de reactivos monoclonales ABO con construcciones de lípidos-espaciadores de función específicos de tipo A y B en kodecitos e impresión por inyección de tinta en papel". Transfusión . 54 (10): 2477–2484. doi :10.1111/trf.12661. ISSN 1537-2995. PMID 24749871. S2CID 206336530.
^ Perry, Holly; Henry, Stephen (1 de junio de 2015). "La capacitación de los estudiantes en la calificación de reacciones serológicas aumentó las percepciones de autoeficacia y la capacidad de reconocer reacciones serológicas, pero disminuyó la precisión de la calificación". Transfusión . 55 (6pt2): 1572–1579. doi :10.1111/trf.12985. ISSN 1537-2995. PMID 25564758. S2CID 10378319.
^ Henry, Stephen; Barr, Katie; Oliver, Caroline (2012). "Modelado de reacciones de transfusión con kodecitos y habilitación de transfusiones ABO incompatibles con construcciones de lípidos espaciadores de funciones". ISBT Science Series . 7 (1): 106–111. doi :10.1111/j.1751-2824.2012.01563.x.
^ Lan, CC; Blake, D; Henry, S; Love, DR (2012). "El etiquetado de la construcción de lípidos-espaciadores-función fluorescente permite la obtención de imágenes in vivo en tiempo real de la migración y el comportamiento celular en el pez cebra (Danio rerio)". Journal of Fluorescence . 22 (4): 1055–63. doi :10.1007/s10895-012-1043-3. hdl : 10292/3475 . PMID 22434405. S2CID 14406691.
^ Williams, Eleanor; Barr, Katie; Korchagina, Elena; Tuzikov, Alexander; Henry, Stephen; Bovin, Nicolai (16 de enero de 2016). "Recubrimiento glicolítico ultrarrápido de superficies no biológicas". Revista internacional de ciencias moleculares . 17 (1): 118. doi : 10.3390/ijms17010118 . PMC 4730359 . PMID 26784187.