Cellbaserade analyser med hög genomströmning är ett kraftfullt forskningsverktyg som används för att kvantifiera svar från enskilda celler eller små cellpopulationer under varierande förhållanden. Deras tillämpningar inkluderar drogscreening, genomisk profilering och miljöpåverkansstudier.

Dock, eftersom de flesta cellbaserade analyserna är beroende av populationsgenomsnittsmätningar, förmågan att reta fram viktiga fynd och dra korrekta slutsatser kan ofta äventyras på grund av cellpopulationsheterogenitet.

"Förmågan att skapa en mer homogen cellpopulation, åtminstone med avseende på ett valt drag, kan avsevärt hjälpa grundläggande biologisk forskning och utveckling av högkapacitetsanalyser, " säger John Slater, biträdande professor i biomedicinsk teknik vid University of Delaware.

Nu, Slater och ett team av forskare från Duke University, Baylor College of Medicine och Rice University har utvecklat en bildbaserad, cellhärledd mönsterstrategi som producerar matriser av homogena celler med anatomiska egenskaper som efterliknar cellerna från vilka mönstren härrörde.

Arbetet redovisas i en tidning, "Rekapitulation och modulering av den cellulära arkitekturen för en användarvald cell av intresse med hjälp av cellhärledd, Biomimetiskt mönster, " publicerad i ACSNano .

En viktig egenskap hos tekniken är att den kan vara ett sätt att koppla bort påverkan av flera faktorer på mekanotransduktionsförmedlade processer, en term som syftar på de många mekanismer genom vilka celler omvandlar mekaniska stimuli till biokemisk aktivitet.

Dessa faktorer inkluderar cytoskelettstruktur, vidhäftningsdynamik och intracellulär spänning, som kombineras för att styra signalfunktioner inom celler och i slutändan cellöde.

Dessutom, det skulle kunna möjliggöra direkt rekapitulation av spänningstillståndet för en användarvald cell i en stor population av mönstrade celler.

"Möjligheten att finjustera cytoskeletal arkitektur, vidhäftningsställets dynamik, och fördelningen av intracellulära krafter genom enkla "on-the-fly" mönstermodifieringar ger en oöverträffad nivå av kontroll över cytoskelettmekaniken, "Säger Slater.

Han ser det nya verktyget som potentiellt synergistiskt med en befintlig teknik som kallas FACS (fluorescensaktiverad cellsortering), som ofta används före experiment för att minimera problemet med heterogenitet.

Slater förklarar att med FACS, homogena cellpopulationer genereras baserat på närvaron av specifika cellytmarkörer.

I kontrast, med den nya tekniken, en cell av intresse kan väljas baserat på enkel bildanalys av proteinuttryck, och en mönsterkonfiguration kan härledas för att producera en fenotyp som liknar cellen av intresse i en stor population av mönstrade celler.

Detta kan driva en vald cellfenotyp genom mekanotransduktion och även hjälpa till att upprätthålla fenotyper som redan har valts ut för via FACS.

"Ett sådant verktyg kan vara oerhört användbart för att undersöka påverkan av subtila lokala miljöförändringar på cellbeteende, till exempel, stamcellsdifferentiering, särskilt när man går över till analysplattformar med hög genomströmning och encellsanalyser, "Säger Slater.