Hace veinte años, secuenciar un genoma humano era un proyecto internacional de miles de millones de dólares. Hoy, puede secuenciar el genoma de su perro para fin de mes por unos cuantos dólares. Habla de la velocidad con la que la genética ha impregnado nuestras vidas, pero a pesar de las mejoras masivas en la tecnología, el proceso aún puede ser un poco torpe en el laboratorio.
Antes de que puedas comenzar a desentrañar el código genético de alguien, debes comenzar con una muestra. Y esa muestra tiene que prepararse de la manera correcta. Es un proceso relativamente aburrido que a menudo se deja de lado en favor de aplicaciones más llamativas de secuenciación del genoma (léase: revivir mamuts). Pero es un lugar donde Laboratorios Volta tiene como objetivo traer un nuevo enfoque.
Volta Labs, fundada en 2018, es una empresa emergente surgida del laboratorio de medios del MIT que se enfoca en crear un enfoque programable para la preparación de muestras de ADN. El equipo está en el proceso de crear un instrumento del tamaño de una computadora de escritorio que pueda automatizar los procesos utilizados para preparar las muestras genéticas.
“El mundo entero no podía secuenciar un solo genoma humano hace 20 años, y hoy, como no biólogo, puedo secuenciar un genoma humano en uno o dos días en un banco. Pero si observa los pasos para la preparación de muestras, todavía está rezagado por un amplio margen. Casi se ha descuidado”, dijo a TechCrunch el CEO y cofundador Udayan Umapathi.
La historia del origen del instrumento de Volta se remonta a 2015, cuando Umapathi estaba trabajando en su tesis de grado en el MIT. “Lo que noté fue que las tecnologías existentes para mover, mezclar y calentar fluidos eran arcaicas”, dijo. “Me di cuenta de que si tenemos que hacer biología a escala, la automatización para la biología debe construirse desde cero”.
El proceso de preparación de muestras de ADN comienza con una muestra biológica, como sangre, saliva o incluso tejido vegetal. A partir de ahí, se realizan una serie de reacciones enzimáticas y químicas que extraen moléculas de ADN. Luego necesitan ser manipulados para que luego puedan ser “leídos” por un secuenciador. Estas reacciones son realizadas por robots manipuladores de liquidoso en algunos casos a mano.
Volta automatiza este proceso con lo que Umapathi llamó “fluídica digital”, una forma de electrohumectación. Esto utiliza una matriz de electrodos organizados en una cuadrícula, cada uno de los cuales puede cargarse o descargarse, creando algo así como un laberinto que puede colocar con precisión gotas de líquido.
Matriz de fluídica digital de Volta. Créditos de imagen: Laboratorios Volta
Con la programación correcta, Umapathi confía en que su plataforma permite manipular líquidos de formas aún más complejas, como usar campos magnéticos para extraer ciertas moléculas de las muestras para su posterior análisis.
A pesar de estas capacidades, se supone que el instrumento es pequeño: el objetivo de Umapathi es mantenerlo del tamaño de una computadora portátil.
Umapathi no es el primero en ver el potencial que tiene la “fluídica digital” para aplicaciones biológicas. De hecho, Illumina lleva años interesada en tecnologías de esta naturaleza.
En 2013, Illumina adquirido Advanced Liquid Logic, una empresa fundada en 2004 que ya había estado trabajando en la aplicación de microfluidos digitales para preparar el trabajo de secuenciación de ADN de próxima generación. En 2015, Illumina intentó lanzar su propia versión de un producto de preparación de muestras de biblioteca de ADN llamado NeoPrep, que convirtió el proceso de cuatro a cinco días en un instrumento que podía realizar la tarea en 30 minutos. Sin embargo, como los autores de un documento de revisión de 2020 en la nota de la industria de electrohumectación, el instrumento fue “descontinuado por razones no reveladas” en 2017.
Es difícil decir si el final de NeoPrep en 2017 tiene mayores implicaciones para el propio proceso de comercialización de Volta. Pero parece que Illumina aún no ha puesto la idea en práctica.
El jueves, Volta anunció una ronda Serie A de $20 millones, que fue liderada por Maverick Ventures (Maverick también lideró una ronda semilla anterior), con la participación de Khosla Ventures, Casdin Capital y E14 Funds. Los participantes también incluyen al cofundador de Illumina, John Stuelpnagel, y otros grandes nombres en el espacio de la genética como Anne Wojcicki, CEO de 23andMe, y Pablo McEwan, fundador de Kapa Biosystems. McEwan específicamente ha dirigido programas de preparación de muestras de secuenciación en Roche Sequencing Solutions.
La pregunta natural aquí es: ¿Existe ya el instrumento de Volta? Lo hace, dijo Umapathi, y ya está en manos de cuatro socios que lo están probando en el campo. Se negó a nombrar a los socios, pero los describió brevemente.
Una es una empresa que se enfoca en la atención del cáncer y los trastornos neurológicos, que ha estado utilizando la tecnología de Volta para desarrollar un proceso de extracción de ADN. Una es una institución de investigación en aplicaciones de ARN. El tercero es un “centro del genoma”, dice. La cuarta empresa es una empresa de biotecnología interesada en la biología sintética.
El objetivo de la compañía es lanzar una “edición de prueba limitada” en la conferencia AGBT Genomics en junio. Durante ese lanzamiento, Umapathi también espera presentar datos de los proyectos de prueba ejecutados con el “centro del genoma”. Espera tener un producto comercial listo en 2023.
La industria de la genómica que se acelera rápidamente puede tener espacio para que Volta suba a bordo. Costó 3 mil millones de dólares secuenciar el genoma humano como parte del Proyecto Genoma Humano. Hoy, ese mismo proceso se puede repetir para alrededor de $ 600. 2020 de McKinsey análisis de la industria genética estimó que el costo de la secuenciación del genoma podría caer por debajo de $ 100 dentro de una década.
En medio de este trasfondo, el cuello de botella en la preparación de muestras parece obvio. La pregunta más importante aquí es: ¿Por qué los gigantes de la secuenciación del genoma no han creado ya la solución?
Parte de la respuesta es que ya lo han intentado, y en algunos lugares, como roche tiene instrumentos que abordarán cada pequeña pieza del rompecabezas de preparación de secuenciación individualmente, a diferencia del sistema integrado que Umapathi pretende crear. Pero la respuesta que prefiere Umapathi es que la tecnología de secuenciación existente ya es lo suficientemente complicada como para ser un trabajo de tiempo completo.
“La tecnología que hemos construido hoy es casi tan compleja como la preparación de muestras en sí. Entonces, para muchas de las empresas de tecnología de secuenciación, obtener su tecnología central ya era un gran desafío”.
En el futuro, Volta tiene que demostrar que se pueden manipular químicas relativamente complejas dentro de un instrumento tan compacto. Tendrá que publicar muchos más datos de los que tiene ahora para demostrar verdaderamente que puede encajar en este nicho. Los ensayos confidenciales con cuatro clientes y los datos no publicados no son suficientes.
Pero si realmente funciona, Volta puede unirse al auge de una industria que ya está en auge. Con esta ronda de la Serie A, Umapathi planea delinear un plan de fabricación y comenzar a desarrollar la capacidad de comercialización.
“Creo que la gran parte del capital probablemente se destinará a desarrollar una estrategia de producto y comercialización o equipo, así como también nos acercamos a la comercialización el próximo año”, dijo.
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