Op cellen gebaseerde testen met hoge doorvoer zijn een krachtig onderzoeksinstrument dat wordt gebruikt om de reacties van individuele cellen of kleine celpopulaties onder verschillende omstandigheden te kwantificeren. Hun toepassingen omvatten drugsscreening, genomische profilering en milieu-impactstudies.

Echter, aangezien de meeste celgebaseerde testen afhankelijk zijn van populatiegemiddelde metingen, het vermogen om belangrijke bevindingen te plagen en nauwkeurige conclusies te trekken, kan vaak worden aangetast als gevolg van heterogeniteit van de celpopulatie.

"Het vermogen om een ​​meer homogene celpopulatie te genereren, tenminste met betrekking tot een gekozen eigenschap, fundamenteel biologisch onderzoek en de ontwikkeling van high-throughput-assays aanzienlijk kunnen helpen, " zegt John Slater, assistent-professor biomedische technologie aan de Universiteit van Delaware.

Nutsvoorzieningen, Slater en een team van onderzoekers van Duke University, Baylor College of Medicine en Rice University hebben een op afbeeldingen gebaseerd, cel-afgeleide patroonstrategie die arrays van homogene cellen produceert met anatomische eigenschappen die de cellen nabootsen waarvan de patronen zijn afgeleid.

Het werk wordt gerapporteerd in een krant, "Recapitulatie en modulatie van de cellulaire architectuur van een door de gebruiker gekozen cel van belang met behulp van celafgeleide, Biomimetische patronen, " gepubliceerd in ACSNano .

Een belangrijk kenmerk van de techniek is dat het een middel zou kunnen zijn om de invloeden van verschillende factoren op door mechanotransductie gemedieerde processen te ontkoppelen, een term die verwijst naar de vele mechanismen waarmee cellen mechanische stimuli omzetten in biochemische activiteit.

Deze factoren omvatten de structuur van het cytoskelet, adhesiedynamiek en intracellulaire spanning, die samen de signaleringsfuncties binnen cellen en uiteindelijk het lot van de cel regelen.

In aanvulling, het zou een directe recapitulatie mogelijk maken van de spanningstoestand van een door de gebruiker gekozen cel in een grote populatie van patrooncellen.

"Het vermogen om de architectuur van het cytoskelet te verfijnen, dynamiek van de adhesieplaats, en de verdeling van intracellulaire krachten door middel van eenvoudige 'on-the-fly' patroonmodificaties zorgt voor een ongekend niveau van controle over de cytoskeletmechanica, ' zegt Slater.

Hij ziet de nieuwe tool als potentieel synergetisch met een bestaande techniek die bekend staat als FACS (fluorescentie-geactiveerde celsortering), die vaak voorafgaand aan experimenten wordt gebruikt om het probleem van heterogeniteit te minimaliseren.

Slater legt uit dat met FACS, homogene celpopulaties worden gegenereerd op basis van de aanwezigheid van specifieke celoppervlakmarkers.

In tegenstelling tot, met de nieuwe techniek een cel van belang kan worden gekozen op basis van eenvoudige beeldanalyse van eiwitexpressie, en een patroonconfiguratie kan worden afgeleid om een ​​fenotype te produceren dat vergelijkbaar is met de cel van belang in een grote populatie van patrooncellen.

Dit kan een gekozen celfenotype door mechanotransductie sturen en ook helpen fenotypes te behouden waarvoor al via FACS is geselecteerd.

"Zo'n hulpmiddel zou buitengewoon nuttig kunnen zijn bij het onderzoeken van de invloed van subtiele lokale omgevingsveranderingen op celgedrag, bijvoorbeeld, stamceldifferentiatie, vooral bij het overstappen naar high-throughput-assayplatforms en eencellige analyses, ' zegt Slater.