Detta är ett cellprov som används för två testomgångar. I den övre panelen, två biomarkörer är färgade gröna och röda, och i botten, efter att provet har regenererats, samma biomarkörer är färgade röda och gröna. Detta visar att samma vävnad kan användas för flera testomgångar utan att försämra vävnadsprovet. Upphovsman:Xiaohu Gao, University of Washington
Bättre diagnos och behandling av cancer kan leda till förmågan att bättre förstå en enda cell på dess molekylära nivå. Ny forskning erbjuder ett mer omfattande sätt att analysera en cells unika beteende, med hjälp av en rad färger för att visa mönster som kan indikera varför en cell kommer att bli cancerös eller inte.
Ett University of Washington-team har utvecklat en ny metod för färgkodande celler som gör att de kan belysa 100 biomarkörer, en tio gånger ökning från den nuvarande forskningsstandarden, för att analysera enskilda celler från kulturer eller vävnadsbiopsier. Verket publiceras denna vecka (19 mars) i Naturkommunikation .
"Att upptäcka denna process är ett oöverträffat genombrott för fältet, "sade motsvarande författare Xiaohu Gao, en universitetslektor i bioingenjör. "Denna teknik öppnar spännande möjligheter för encelliga analyser och klinisk diagnos."
Forskningen bygger på nuvarande metoder som använder ett mindre antal färger för att påpeka cellens biomarkörer - egenskaper som indikerar en speciell, och potentiellt onormal eller sjuk, cell. Helst, forskare skulle kunna testa för ett stort antal biomarkörer, lita sedan på de mönster som kommer från dessa tester för att förstå cellens egenskaper.
UW -forskargruppen har skapat en cykelprocess som gör det möjligt för forskare att testa upp till 100 biomarkörer i en enda cell. Innan, forskare kunde bara testa för 10 åt gången.
Analysen använder kvantprickar, som är fluorescerande kulor av halvledarmaterial. Quantum dots är den mindre versionen av materialet som finns i många elektronik, inklusive smartphones och radioapparater. Dessa kvantpunkter är mellan 2 och 6 nanometer i diameter, och de varierar beroende på vilken färg de avger beroende på deras storlek.
Denna figur visar den cykliska processen som utvecklats i studien. I steg ett, de färgade bollarna som representerar kvantprickar i olika färger används för att märka biomarkörer i cell- och vävnadsprover. Steg två visar hur varje biomarkör kan isoleras och separeras i olika bilder för analys. Steg tre illustrerar hur vävnadsprovet spolas rent mellan omgångarna för att börja testa biomarkör igen. Upphovsman:Xiaohu Gao, University of Washington
Cykliska tester har inte gjorts tidigare, även om många kvantpunktspapper har försökt utöka antalet biomarkörer som testats för i en enda cell. Denna metod återanvänder i huvudsak samma vävnadsprov, testning för biomarkörer i grupper om 10 i varje omgång.
"Proteiner är byggstenarna för cellfunktion och cellbeteende, men deras smink i en cell är mycket komplext, "Gao sa." Du måste titta på ett antal indikatorer (biomarkörer) för att veta vad som händer. "
Den nya processen fungerar så här:Gao och hans team köper antikroppar som är kända för att binda till de specifika biomarkörer de vill testa för i en cell. De parar kvantprickar med antikropparna i en flytande lösning, injicera det på ett vävnadsprov. Sedan, de använder ett mikroskop för att leta efter närvaron av fluorescerande färger i cellen. Om de ser speciella kvantprickfärger i vävnadsprovet, de vet att motsvarande biomarkör finns i cellen.
Efter att ha avslutat en cykel, Gao och medförfattare Pavel Zrazhevskiy, en UW -doktorand i bioingenjör, injicera en vätska med lågt pH i cellvävnaden som neutraliserar färgfluorescensen, torka provet i huvudsak rent för nästa omgång. Anmärkningsvärt, vävnadsprovet försämras inte alls även efter 10 sådana cykler, Sa Gao.
För cancerforskning och behandling, särskilt, Det är viktigt att kunna titta på en enda cell med hög upplösning för att undersöka dess detaljer. Till exempel, om 99 procent av cancercellerna i en persons kropp svarar på ett behandlingsläkemedel, men 1 procent gör det inte Det är viktigt att analysera och förstå den molekylära sammansättningen av den 1 procent som svarar annorlunda.
"När du behandlar med lovande läkemedel, det finns fortfarande några celler som vanligtvis inte svarar på behandling, "sa Gao." De ser likadana ut, men du har inget verktyg för att titta på deras proteinbyggstenar. Detta kommer verkligen att hjälpa oss att utveckla nya läkemedel och behandlingsmetoder. "
Processen är relativt billig och enkel, och Gao hoppas att proceduren kan automatiseras. Han tänker sig en kammare för att hålla vävnadsprovet, och trådtunna pumpar för att injicera och dammsuga vätska mellan cyklerna. Ett mikroskop under kammaren skulle ta bilder under varje steg. Alla bilder skulle kvantifieras på en dator, där forskare och läkare kunde titta på färgernas intensitet och förekomst.
Gao hoppas kunna samarbeta med företag och andra forskare för att gå mot en automatiserad process och klinisk användning.
"Tekniken är klar, "Sa Gao." Nu när det har utvecklats, vi är redo för kliniska effekter, särskilt inom systembiologi, onkologi och patologi. "
