Forskare som spårar beteendet hos cancertumörceller har ett nytt verktyg i sin arsenal som kan bearbeta 10 gånger antalet celler på en dag. Ett nytt kapslat nanoPOTS-chip, utvecklat vid Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), rapporterades den 29 oktober i tidskriften Nature Communications .

Den analytiska kemisten Ying Zhu och hans kollegor beskrev nanoPOTS-teknologin för första gången 2018. NanoPOTS står för Nanodroplet Processing in One pot for Trace Samples, och det är en metod för att analysera hundratals proteiner i enskilda celler samtidigt.

"Enskilda celler arbetar tillsammans. Förmågan att analysera proteiner i varje cell är nyckeln till att få detaljerad information om den biologiska rollen för varje cell," sade Zhu. "Därifrån kan vi börja kartlägga hur celler samverkar i vävnad och organ." Zhu har arbetat i ett team med kollegor vid Environmental Molecular Sciences Laboratory, eller EMSL, en Department of Energy Office of Sciences användaranläggning belägen vid PNNL, för att använda nanoPOTS för att studera proteiner i celler i muslivmodervävnad.

Nio nanobrunnar per bo

Utmaningen för den encelliga proteomikmetoden är att hantera de små mängderna proteininnehåll i en enda cell. Varje protein är viktigt under provberedning och analys.

Varje prov analyseras sedan med en exakt molekylär identifieringsteknik som kallas masspektrometri. Detta tillvägagångssätt använder extremt små prover:mer än 250 encellsprover från ett nanoPOTS-chip får plats i en droppe vatten.

Den ursprungliga nanoPOTS-tekniken innehöll prover i individuella nanobrunnar organiserade i ett rutnät på chipet. Detta tillvägagångssätt minskade provförlusten med mer än 99 procent jämfört med andra teknologier vid den tiden.

Som beskrivs i Nature Communications , konstruktionen av det nya nanoPOTS-chippet, kallat N2, ökar kraftigt antalet brunnar per chip till 243 nanobrunnar på ett chip. Grupper om nio nanobrunnar är kapslade i var och en av 27 kluster över chipet.

Med N2-chippet analyserade Zhu och hans kollegor cirka 100 individuella musceller härrörande från lungan, immunsystemet och axillär lymfkörtelkärl. De kvantifierade cirka 1 500 proteiner i varje enskild cell och använde denna information för att klassificera celler baserat på proteinöverflöd.

"Vi arbetar också för att göra den här tekniken enkel att använda för andra laboratorier," sa Zhu. N2-chippet kan tillverkas i ett standardrenrum, och vi använde ett kommersiellt encellsisoleringssystem för vätskehantering snarare än ett specialbyggt system som tidigare."

PNNL licensierade nyligen nanoPOTS-teknologierna till bioteknikföretagen SCIENION och Cellenion. Cellenion tillverkar det encellsisoleringssystem som Zhu och hans kollegor använde med N2-chippet.

"Målet med detta partnerskap är att kombinera kommersiella precisionssystem för vätskehantering med nanoPOTS-plattformen för att utveckla ett effektivt system för provberedning för encellig masspektrometri-baserad proteomik", säger PNNL kommersialiseringschef Jennifer Lee. + Utforska vidare

Ny teknologi identifierar konsekvent proteiner från ett dussin celler