NYU Abu Dhabi (NYUAD) forskare har utvecklat en speciell kontaktfri multifysiksond (NMP) som gör det möjligt för dem att samla cytoplasmatiska prover från enstaka tumörceller utan att störa deras rumsliga konfigurationer i den ursprungliga vävnaden. Det lilla verktyget kan också användas för att introducera främmande material till utvalda celler i vävnaden för att förändra deras genetiska sammansättning. Som ett resultat, NMP kommer att underlätta avancerade studier som kan förbättra den nuvarande förståelsen av de grundläggande byggstenarna i sjukdomar, inklusive cancer och Alzheimers, och leda till utvecklingen av nya terapier. Dessutom, detta kan leda till ett kraftfullt verktyg inom området stamcellsbiologi och omprogrammering.

Den här nya, högprecisionsteknik kan också bidra till världens mest ambitiösa genetiska projekt, de Human Cell Atlas , genom att aktivera sekventiell, icke-invasiv och multiplexerad genetisk manipulation och subcellulär "biopsi"-provtagning med ett enda verktyg.

Förmågan att analysera singelceller samtidigt som de bibehåller samma rumsliga konfigurationer som den ursprungliga tumören är grundläggande för att förstå cellers mångfald och heterogenitet inom en tumör. Därför, Det är viktigt att utveckla verktyg för att sondera och analysera enskilda celler i sin naturliga fysiologiska miljö.

I deras studie, Noncontact Multiphysics Probe for Spatiotemporal Resolved Single-Cell Manipulation and Analyses publicerad i tidskriften Små , NYUAD biträdande professor i mekanisk och biomedicinsk teknik och huvudforskare vid Advanced Microfluidics and Microdevices Laboratory Mohammad A. Qasaimeh och hans team presenterar processen för att utveckla den nya tekniken. Teamet byggde på sina tidigare ansträngningar inom 3D-tryckta mikrofluidiksonder och deras senaste utveckling av Micro-electro-Fluidic Probe för cellseparation och mönsterbildning. Dock, denna NMP är signifikant miniatyriserad för att uppnå encellsmanipulation, designen är avancerad för subcellulära operationer, och enheten är integrerad med elektriska komponenter för encellsstimulering.

"Detta är analogt med att ta blodprover från en patient utan fysisk kontakt mellan nålen och huden - dock, när det gäller NMP, patienten är en enda cancercell, och "nålen" är fem gånger tunnare än en hårstrå och använder elektriska signaler för att punktera genom cellmembranet, utan fysiska stickningar, " sa Ayoola T. Brimmo, den första författaren och en före detta Ph.D. student med professor Qasaimehs grupp.

Användningen av avancerade 3D-utskriftsverktyg gjorde det möjligt för teamet att skapa över 200 prototyper med snabba iterationer, och underlättade införandet av 3D-mikroelektroder vid spetsen av NMP. NMP hämtade effektivt RNA från enskilda cancerceller och introducerade syntetiska DNA (plasmider) i enstaka cancerceller, allt samtidigt som cellerna hålls inom sin vävnadsliknande konfiguration och lämnar andra närliggande celler orörda.

"NMP vi har utvecklat kan vägleda vägen för mer djupgående genetiska analyser av singelceller och en mer grundläggande förståelse av cancer och andra komplexa sjukdomar, ", sa Qasaimeh. "Vår framtida forskning syftar till att öka genomströmningen av NMP, samt att öka precisionen för att rikta in sig på subcellulära komponenter. Vi förväntar oss att en sådan utveckling möjliggör oöverträffade insikter om de grundläggande interna funktionerna hos alla livsformer."