Onderzoekers van NYU Abu Dhabi (NYUAD) hebben een speciale non-contact multi-physics probe (NMP) ontwikkeld waarmee ze cytoplasmatische monsters van afzonderlijke tumorcellen kunnen verzamelen zonder hun ruimtelijke configuraties in het oorspronkelijke weefsel te verstoren. Het kleine hulpmiddel kan ook worden gebruikt om vreemde materialen in geselecteerde cellen in het weefsel te introduceren om hun genetische samenstelling te veranderen. Als resultaat, het NMP zal geavanceerde studies mogelijk maken die het huidige begrip van de fundamentele bouwstenen van ziekten kunnen verbeteren, waaronder kanker en Alzheimer, en leiden tot de ontwikkeling van nieuwe therapieën. Bovendien, dit zou kunnen leiden tot een krachtig instrument op het gebied van stamcelbiologie en herprogrammering.

Deze nieuwe, high-precision technologie kan ook bijdragen aan 's werelds meest ambitieuze genetische project, de Menselijke celatlas , door sequentiële, niet-invasieve en gemultiplexte genetische manipulatie en subcellulaire 'biopsie' bemonstering met één enkel instrument.

Het vermogen om afzonderlijke cellen te analyseren met behoud van dezelfde ruimtelijke configuraties als de oorspronkelijke tumor is van fundamenteel belang voor het begrijpen van de diversiteit en heterogeniteit van cellen binnen een tumor. Daarom, het ontwikkelen van hulpmiddelen voor het onderzoeken en analyseren van afzonderlijke cellen in hun natuurlijke fysiologische omgeving is van cruciaal belang.

In hun studie hebben Contactloze multiphysics-sonde voor ruimtelijk-temporele opgeloste eencellige manipulatie en analyses gepubliceerd in het tijdschrift Klein , Mohammad A. Qasaimeh en zijn team presenteren het proces van ontwikkeling van de nieuwe technologie. Het team bouwde voort op hun eerdere inspanningen in 3D-geprinte microfluïdische sondes en hun recente ontwikkeling van de micro-elektro-fluïdische sonde voor celscheiding en patroonvorming. Echter, dit NMP is aanzienlijk geminiaturiseerd om manipulatie met één cel te bereiken, het ontwerp is geavanceerd voor subcellulaire operaties, en het apparaat is geïntegreerd met elektrische componenten voor eencellige stimulatie.

"Dit is analoog aan het afnemen van bloedmonsters van een patiënt zonder fysiek contact tussen de naald en de huid, maar in het geval van de NMP, de patiënt is een enkele kankercel, en de 'naald' is vijf keer dunner dan een lok mensenhaar en gebruikt elektrische signalen om door het celmembraan te prikken, zonder fysiek prikken, " zei Ayoola T. Brimmo, de eerste auteur en een voormalig Ph.D. student met de groep van professor Qasaimeh.

Door het gebruik van geavanceerde 3D-printtools kon het team meer dan 200 prototypes maken met snelle iteraties, en vergemakkelijkte de opname van 3D-micro-elektroden aan de punt van de NMP. Het NMP haalde effectief RNA's uit afzonderlijke kankercellen en introduceerde synthetische DNA's (plasmiden) in afzonderlijke kankercellen, dit alles terwijl de cellen binnen hun weefselachtige configuratie blijven en andere aangrenzende cellen onaangeroerd blijven.

"Het NMP dat we hebben ontwikkeld, kan de weg wijzen voor meer diepgaande genetische analyses van eencellige en een meer fundamenteel begrip van kanker en andere complexe ziekten, " zei Qasaimeh. "Ons toekomstig onderzoek is gericht op het vergroten van de doorvoer van het NMP, evenals het verhogen van de precisie voor het richten op subcellulaire componenten. We verwachten dat dergelijke ontwikkelingen ongeëvenaarde inzichten mogelijk zullen maken in de fundamentele interne werking van alle levensvormen."