En cualquier momento dado, una variedad de procesos dinámicos ocurren dentro de una célula, con muchos desarrollándose con el tiempo. Debido a que los métodos de investigación actuales para el análisis de proteínas o el perfil de genes destruyen la célula, el estudio se limita a ese momento, y los investigadoresno pueden regresar a la celda para examinar cómo cambian las cosas más allá de esa instantánea.
Un equipo dirigido por la facultad de Ingeniería de Northwestern ha desarrollado un método mínimamente invasivo para muestrear células que puede repetirse varias veces, uno de los primeros en hacerlo. El proceso, llamado electroporación localizada, tiene implicaciones en el estudio de procesos que evolucionan, comorespuesta de las células a los tratamientos para el cáncer y otras enfermedades.
Horacio Espinosa, James N. y Nancy J. Farley, Profesor de Manufactura y Emprendimiento en la Escuela de Ingeniería McCormick, lideraron el equipo que creó el dispositivo de análisis de células vivas LCAD, que puede muestrear el contenido de forma no destructiva a partir de un pequeño númerode células muchas veces.
Cuando LCAD se combina con SAMDI, un método altamente sensible y sin etiquetas para cuantificar la actividad enzimática usando espectrometría de masas, los contenidos intracelulares muestreados por LCAD se analizan para detectar la presencia de enzimas. SAMDI ionización de desorción monocapa autoensambladafue desarrollado en el laboratorio de Milan Mrksich, vicepresidente de investigación de la Universidad Northwestern y profesor de ingeniería biomédica, química y biología celular y molecular de Henry Wade Rogers.
"Al explotar los avances en microfluídica y nanotecnología, la electroporación localizada puede emplearse para abrir temporalmente pequeños poros en la membrana celular permitiendo el transporte de moléculas a las células o la extracción de contenido intracelular. Dado que el método es mínimamente invasivo para las células,puede repetirse varias veces sin su interrupción ", dijo Espinosa.
"Ciertas enzimas pueden estar relacionadas con las vías de la enfermedad, como ciertos tipos de cáncer, y pueden ser el objetivo de la terapéutica. Con esta plataforma, ahora es posible estudiar cómo varía la actividad enzimática entre las células sanas y las células de un tumorbiopsia ", dijo Mrksich.
La plataforma LCAD-SAMDI ofrece una oportunidad para que los biólogos y los médicos investiguen cómo los tratamientos específicos pueden alterar estas actividades enzimáticas y las enfermedades asociadas a lo largo del tiempo.
"La plataforma es una de las primeras tecnologías del mundo que permite este tipo de investigación, una biopsia pero realizada en células a nanoescala", dijo Espinosa.
Dijo John A. Kessler, Ken y Ruthe Davee Profesor de Biología de Células Madre en la Facultad de Medicina Feinberg de Northwestern y coautor del estudio, "Sin interrumpir la célula, proporciona una ventana a los procesos dentro de las células y permite la investigación que puede determinar la cantidad deuna enzima activa, cómo la actividad enzimática en las células cambia con el tiempo y qué cambios en la actividad ocurren en respuesta a un tratamiento ".
Este método abre la posibilidad de investigar procesos dependientes del tiempo, como la diferenciación celular, la progresión de la enfermedad o la respuesta al fármaco, a intervalos regulares.
"Imaginamos que esta técnica se puede utilizar en escenarios como la detección de drogas o el diseño y optimización de cursos de tratamiento que pueden detener la progresión de la enfermedad en las células", dijo Espinosa.
La mayoría de los métodos establecidos requieren matar las células que se analizan. Actualmente, se utilizan métodos computacionales complejos para recuperar información temporal de instantáneas individuales, pero persisten las suposiciones sobre la dinámica y las limitaciones en las escalas de tiempo y escenarios.
La LCAD también se puede usar para administrar proteínas a las células. La combinación de entrega y muestreo podría usarse potencialmente en estudios que involucren la entrega de moléculas, como ADN y proteínas, e investigar su efecto sobre la actividad de otro a través del muestreo.
"Hemos utilizado el mismo concepto de electroporación localizada para hacer la edición de genes CRISPR y ahora estamos utilizando el aprendizaje automático para automatizar el proceso", dijo Espinosa.
En general, este método puede proporcionar información complementaria con respecto a la dinámica celular, lo que puede no ser posible usando ensayos tradicionales. En el futuro, a medida que la tecnología mejore y aumente la sensibilidad, es posible tomar muestras de información temporal para varios tipos diferentes de proteínas simultáneamentede las mismas poblaciones celulares.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Original escrito por Julianne Hill. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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