En sorteringsteknologi, der isolerer celler med høj renhed og levedygtighed

Fluorescensaktiveret cellesortering (FACS) er en moderne celleanalyseteknik til kvantitativ påvisning af fysiologiske, biokemiske, immunologisk, og molekylærbiologiske træk ved celler - det kan yderligere adskille en specifik undergruppe af cellepopulationer fra komplekse biologiske prøver. Selvom nuværende kommercielle FACS har en ret præcis cellesorteringsevne, det lider stadig af nogle iboende begrænsninger. Først, nuværende kommercielle FACS er omfangsrig i størrelse og ekstremt dyr, og der er normalt kun råd til fælles brugerfaciliteter. Sekund, den nuværende sorteringsmekanisme kræver generering af celleholdige aerosoler gennem en lille dyse, som kan fremkalde store forskydningsspændinger, forårsager skade på celler. Derfor, der er et stort behov for at udvikle en enkel og biokompatibel tilgang til at sortere biologiske celler, ikke kun med høj renhed, men også opretholde høj cellelevedygtighed og funktionalitet.

I dette studie, et Singapore University of Technology and Design (SUTD) forskerhold ledet af lektor Dr. Ye Ai, i samarbejde med adjunkt Chrishan Ramachandra fra National Heart Center Singapore (NHCS), udviklet et kappeløst akustisk fluorescensaktiveret cellesorteringssystem (aFACS) til enkeltcelleniveau fluorescensdetektion og isolering. Den mikrofluidiske sorteringsenhed bruger elasto-inertiel partikelfokusering til at justere celler i en enkelt fil for at forbedre sorteringsnøjagtigheden og effektiviteten uden prøvefortynding. Den udviklede sorteringsenhed kan effektivt fokusere 1 μm partikler, som repræsenterer den generelle minimumsstørrelse for et flertal af cellesorteringsapplikationer. Ved fluorescensundersøgelsen på enkeltcelleniveau, individuelle celler afbøjes til måludløbet af et 50 μm bredt højt fokuseret akustisk felt. Brugen af ​​blid akustisk kraft i det udviklede aFACS giver en mere biokompatibel sorteringsløsning til at hjælpe forskere med at isolere deres målceller, og samtidig opretholde høj cellelevedygtighed.

Klinisk hovedforsker Dr. Chrishan sagde:"Humane kardiomyocytter (CM'er) afledt af inducerede pluripotente stamceller (iPSC'er) har vist et enormt potentiale for at forstå mekanismerne for forskellige hjertesygdomme. Da disse iPSC-CM'er genereres på individuel basis, de omfatter det pågældende individs genetiske sammensætning og med det, enhver disposition for hjertesygdom. Disse iPSC-CM'er kunne derfor bruges til at modellere iboende hjertesygdomme i en petriskål og også tjene som en lægemiddelscreeningsplatform til at identificere nye, patientspecifikke terapier. Imidlertid, evnen til at rense disse iPSC-CM'er er en væsentlig begrænsning på området. Eksisterende teknikker anvendt til oprensning resulterer i væsentlig celledød. Med en teknologi, der kan rense iPSC-CM'er, samtidig med at deres levedygtighed bevares, er det yderst fordelagtigt for hjerteforskningsområdet."

Teknisk hovedefterforsker Dr. Ai sagde:"Sammenlignet med kommercielle FACS-systemer, vores aFACS demonstrerer fremragende biokompatibilitet ved sortering af skrøbelige biologiske celler såsom iPSC-CM'er. Ud over, den kappeløse akustiske sorteringsanordning er i stand til at forhindre prøvefortynding og krydskontaminering ved hjælp af et enkelt indløb uden aerosoldannelse. Det er i stand til at opnå sorteringsrenhed og genvindingsgrad højere end 90 %, og forårsager kun et meget mindre fald i cellelevedygtighed inden for intervallet 3-4%. Med de samme testcelleprøver, cellelevedygtigheden efter en kommerciel FACS-sortering falder med 35-45 %."