Mikrofluid chip til analyse af enkeltceller

Et par små celler, der er forskellige fra resten, kan have en stor effekt. For eksempel, enkelte kræftceller kan være resistente over for en bestemt kemoterapi - hvilket forårsager et tilbagefald hos en patient, der ellers ville blive helbredt. I journalen Angewandte Chemie , forskere har nu introduceret en mikrofluidikbaseret chip til manipulation og efterfølgende nukleinsyreanalyse af individuelle celler. Teknikken bruger lokale elektriske felter til meget effektivt at "fange" cellerne (dielektroforese).

Molekylære analyser af individuelle celler er nødvendige for bedre at forstå heterogen cellepopulationers rolle i udviklingen af ​​sygdomme og for at udvikle effektive terapier til personlig medicin. Identifikation af individuelle celler i en masse andre celler er en enorm udfordring inden for diagnostisk medicin. Cellerne skal sorteres, holdt, overført til en anden beholder med et ekstremt lille volumen ( <1 μL) og skal derefter undergå molekylær analyse. Konventionelle metoder er normalt meget tidskrævende og komplekse, samt upålidelige og ineffektive. De kan også kompromittere cellers levedygtighed, kræver store prøvevolumener, har stor risiko for kontaminering, og/eller kræver dyre instrumenter.

Forskere fra University of Washington (Seattle, USA), Iowa State University (Ames, USA), og Fred Hutchinson Cancer Research Center (Seattle, USA) har brugt mikrofluid teknologi til at overvinde disse problemer. Alle de nødvendige trin foregår pålideligt på en specielt udviklet mikrochip, der anvender minimale mængder opløsningsmiddel og uden at cellerne skal markeres. I modsætning til konventionelle mikrofluidiske chips, denne kræver hverken kompleks fremstillingsteknologi eller komponenter som ventiler eller omrører.

Self-Digitalization Dielectrophoretic (SD-DEP) chippen er på størrelse med en mønt og har to parallelle mikrokanaler (50 μm dybe x 35 μm brede x 3,2 cm lange) forbundet med talrige små små kamre. Mikrokanalernes åbninger er kun 15 um brede. En tynd elektrode strækkes langs kanalernes længde. Kanalerne og kamrene er fyldt med en buffer, der tilføres en vekselstrøm og prøven sættes til en af ​​mikrokanalerne. Teamet under ledelse af Robbyn K. Anand og Daniel T. Chiu brugte leukæmiceller i deres forsøg.

Lokale maksima for det elektriske felt forekommer ved de smalle indgange til kamrene. Celler, der kommer ind i kamrene, er "fanget". Fordi indgangens dimensioner svarer til den gennemsnitlige størrelse af en celle, kun en enkelt celle kan fanges ved hver kammerindgang. Når vekselstrømmen slukkes, og strømningshastigheden øges ved injektion af de reagenser, der kræves til efterfølgende analyse, cellerne vaskes ind i kamrene. En olie tilsættes derefter for at forsegle kamrene. Cellerne opløses derefter, og nukleinsyrerne frigives og multipliceres og kan identificeres som leukæmiceller ved hjælp af et markørgen.

I fremtidige undersøgelser, forskerne håber at bruge chippen til at bestemme fordelingen af ​​genetiske mutationer, der er relateret til resistens i leukæmiceller og dermed kan forårsage tilbagefald.