Onderzoekers die het gedrag van kankertumorcellen volgen, hebben een nieuw hulpmiddel in hun arsenaal dat 10 keer het aantal cellen op één dag kan verwerken. Een nieuwe geneste nanoPOTS-chip, ontwikkeld in Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), werd op 29 oktober gerapporteerd in het tijdschrift Nature Communications .

Analytisch chemicus Ying Zhu en zijn collega's beschreven de nanoPOTS-technologie voor het eerst in 2018. NanoPOTS staat voor Nanodroplet Processing in One pot for Trace Samples, en het is een methode om honderden eiwitten in individuele cellen tegelijk te analyseren.

"Individuele cellen werken samen. Het vermogen om eiwitten in elke cel te analyseren is de sleutel tot het verkrijgen van gedetailleerde informatie over de biologische rol van elke cel," zei Zhu. "Van daaruit kunnen we in kaart brengen hoe cellen samenwerken in weefsel en organen." Zhu heeft in een team gewerkt met collega's van het Environmental Molecular Sciences Laboratory, of EMSL, een gebruikersfaciliteit van het Department of Energy Office of Science bij PNNL, om nanoPOTS te gebruiken om eiwitten in cellen van baarmoederweefsel van muizen te bestuderen.

Negen nanowells per nest

De uitdaging voor de eencellige proteomics-methode is het omgaan met de kleine hoeveelheden eiwitgehalte in een enkele cel. Elk eiwit is belangrijk tijdens monstervoorbereiding en analyse.

Elk monster wordt vervolgens geanalyseerd met behulp van een nauwkeurige moleculaire identificatietechniek, massaspectrometrie genaamd. Deze aanpak maakt gebruik van extreem kleine monsters:meer dan 250 eencellige monsters van een nanoPOTS-chip passen in een druppel water.

De originele nanoPOTS-technologie beperkte monsters in individuele nanowells die in een raster op de chip waren georganiseerd. Deze aanpak verminderde het monsterverlies met meer dan 99 procent in vergelijking met andere technologieën in die tijd.

Zoals beschreven in Natuurcommunicatie , het ontwerp van de nieuwe nanoPOTS-chip, genaamd N2, verhoogt het aantal putjes per chip aanzienlijk tot 243 nanowells op één chip. Groepen van negen nanowells zijn genest in elk van de 27 clusters over de chip.

Met de N2-chip analyseerden Zhu en zijn collega's ongeveer 100 individuele muiscellen afkomstig van de long, het immuunsysteem en het axillaire lymfekliervat. Ze kwantificeerden ongeveer 1500 eiwitten in elke afzonderlijke cel en gebruikten deze informatie om cellen te classificeren op basis van eiwitovervloed.

"We werken er ook aan om deze technologie gemakkelijk te gebruiken voor andere laboratoria", zei Zhu. De N2-chip kan worden vervaardigd in een standaard cleanroom en we gebruikten een commercieel eencellig isolatiesysteem voor vloeistofbehandeling in plaats van een op maat gemaakt systeem zoals voorheen."

PNNL heeft onlangs de nanoPOTS-technologieën in licentie gegeven aan de biotechnologiebedrijven SCIENION en Cellenion. Cellenion maakt het eencellige isolatiesysteem dat Zhu en zijn collega's gebruikten met de N2-chip.

"Het doel van deze samenwerking is om commerciële precisievloeistofbehandelingssystemen te combineren met het nanoPOTS-platform om een ​​effectief systeem te ontwikkelen voor monstervoorbereiding voor op eencellige massaspectrometrie gebaseerde proteomics", zegt PNNL-commercialiseringsmanager Jennifer Lee. + Verder verkennen

Nieuwe technologie identificeert consequent eiwitten uit een dozijn cellen