Enkeltcellet transfektionsværktøj muliggør ekstra kontrol til biologiske undersøgelser

(Phys.org) – Forskere fra Northwestern University har udviklet en ny metode til at levere molekyler til enkeltstående, målrettede celler gennem midlertidige huller i celleoverfladen. Teknikken kan finde anvendelser i lægemiddellevering, celleterapi, og relaterede biologiske områder.

Bulk elektroporation - en teknik, der bruges til at levere molekyler ind i celler gennem reversible nanoporer i cellemembranen, der er forårsaget af at udsætte dem for elektriske impulser - er en stadig mere populær metode til celletransfektion. (Celletransfektion er introduktionen af ​​molekyler, såsom nukleinsyrer eller proteiner, ind i en celle for at ændre dens egenskaber.)

Imidlertid, fordi bulkelektroporation påfører elektriske impulser til en bulkcelleopløsning, det resulterer i heterogene cellepopulationer og ofte lav cellelevedygtighed. For at løse disse problemer, Northwestern University-forskere har udviklet et nyt værktøj til enkeltcelletransfektion.

Den nye metode, kaldet nanofountain probe electroporation (NFP-E), giver forskere mulighed for at levere molekyler til målrettede celler gennem midlertidige nanoporer i cellemembranen skabt af et lokaliseret elektrisk felt påført en lille del af cellen. Metoden gør det muligt for forskere at kontrollere dosis ved at variere varigheden af ​​de elektriske impulser, som giver hidtil uset kontrol af celletransfektion.

"Det er virkelig spændende, " sagde Horacio Espinosa, James og Nancy Farley professor i fremstilling og entreprenørskab ved Northwesterns McCormick School of Engineering og en af ​​avisens forfattere. "Evnen til præcist at levere molekyler ind i enkeltceller er nødvendig for, at bioteknologiske forskere kan fremme det avancerede inden for terapi, diagnostik, og medicinlevering mod løftet om personlig medicin."

Et papir, der beskriver forskningen, "Nanofountain Probe Electroporation (NFP-E) af enkeltceller, " blev offentliggjort den 7. maj i tidsskriftet Nano bogstaver .

NFP-E er baseret på nanofountain probe (NFP) teknologi udviklet i Espinosas laboratorium. NFP-E-chippen består af en række mikrofabrikerede cantilever-prober med integrerede mikrofluidkanaler. Sonden er tidligere blevet brugt til højhastigheds-nanomønstre af proteiner og nanopartikler til undersøgelser af lægemiddellevering.

Den nye enkeltcellede transfektionsapplikation kobler sonden med et elektrode- og væskekontrolsystem, der nemt kan forbindes til en mikromanipulator eller et atomkraftmikroskop til positionskontrol. Dette integrerede system gør det muligt at overvåge hele transfektionsprocessen og post-transfektion cellerespons ved hjælp af et optisk mikroskop.

NFP-E-systemet udvikles til kommercialisering af iNfinitesimal LLC, et nordvestligt spin-off selskab grundlagt af Espinosa, og forventes at være tilgængelig i slutningen af ​​2013.

Teknikken har vist sig at være ekstremt robust og multifunktionel. Forskere har brugt NFP-E-chippen til at transficere HeLa-celler med polysaccharider, proteiner, DNA hårnåle, og plasmid DNA med enkeltcelleselektivitet, høj transfektionseffektivitet (op til 95%), kvalitativ dosiskontrol, og meget høj levedygtighed (op til 92%).