Forskere udvikler ikke-kontaktsonde til at analysere enkeltceller i tumorer

NYU Abu Dhabi (NYUAD) forskere har udviklet en speciel non-contact multi-physics probe (NMP), der gør dem i stand til at indsamle cytoplasmatiske prøver fra enkelte tumorceller uden at forstyrre deres rumlige konfigurationer i det originale væv. Det lille værktøj kan også bruges til at introducere fremmede materialer til udvalgte celler i vævet for at ændre deres genetiske sammensætning. Som resultat, NMP vil lette avancerede undersøgelser, der kan forbedre den nuværende forståelse af de grundlæggende byggesten i sygdomme, herunder kræft og Alzheimers, og føre til udvikling af nye terapier. I øvrigt, dette kunne føre til et stærkt værktøj inden for stamcellebiologi og omprogrammering.

denne nye, højpræcisionsteknologi kan også bidrage til verdens mest ambitiøse genetiske projekt, det Atlas for menneskelige celler , ved at aktivere sekventiel, ikke-invasiv og multiplekset genetisk manipulation og subcellulær 'biopsi' prøvetagning med et enkelt værktøj.

Evnen til at analysere enkeltceller og samtidig bevare de samme rumlige konfigurationer som den oprindelige tumor er grundlæggende for at forstå cellernes mangfoldighed og heterogenitet i en tumor. Derfor, Det er afgørende at udvikle værktøjer til at sondere og analysere enkelte celler, mens de er i deres naturlige fysiologiske miljø.

I deres undersøgelse, Noncontact Multiphysics Probe for Spatiotemporal Resolved Single-Cell Manipulation and Analyses publiceret i tidsskriftet Lille , NYUAD Assistant Professor of Mechanical and Biomedical Engineering og Principal Investigator ved Advanced Microfluidics and Microdevices Laboratory Mohammad A. Qasaimeh og hans team præsenterer processen med at udvikle den nye teknologi. Holdet byggede på deres tidligere indsats inden for 3D-printede mikrofluidikprober og deres nylige udvikling af Micro-electro-Fluidic Probe til celleadskillelse og mønsterdannelse. Imidlertid, denne NMP er signifikant miniaturiseret for at opnå enkeltcellemanipulation, designet er avanceret til subcellulære operationer, og enheden er integreret med elektriske komponenter til enkeltcellestimulering.

"Dette er analogt med at indsamle blodprøver fra en patient uden fysisk kontakt mellem nålen og huden - dog, i tilfælde af NMP, patienten er en enkelt kræftcelle, og 'nålen' er fem gange tyndere end en hårstrå og bruger elektriske signaler til at punktere gennem cellemembranen, uden fysisk stikke, " sagde Ayoola T. Brimmo, den første forfatter og en tidligere ph.d. studerende med professor Qasaimehs gruppe.

Brugen af ​​avancerede 3D-printværktøjer gjorde det muligt for teamet at skabe over 200 prototyper med hurtige iterationer, og lettede inklusion af 3D-mikroelektroder i spidsen af ​​NMP. NMP'en hentede effektivt RNA'er fra enkelte cancerceller og introducerede syntetiske DNA'er (plasmider) i enkelte cancerceller, alt imens de holder celler inden for deres vævslignende konfiguration og lader andre naboceller være uberørte.

"Den NMP, vi har udviklet, kan guide vejen for mere dybdegående genetiske analyser af enkeltceller og en mere grundlæggende forståelse af kræft og andre komplekse sygdomme, " sagde Qasaimeh. "Vores fremtidige forskning sigter mod at øge gennemstrømningen af ​​NMP, samt at øge præcisionen for målretning af subcellulære komponenter. Vi forventer, at en sådan udvikling muliggør uovertruffen indsigt i alle livsformers grundlæggende indre funktion."