I ricercatori della NYU Abu Dhabi (NYUAD) hanno sviluppato una speciale sonda multifisica senza contatto (NMP) che consente loro di raccogliere campioni citoplasmatici da singole cellule tumorali senza alterare le loro configurazioni spaziali nel tessuto originale. Il minuscolo strumento può essere utilizzato anche per introdurre materiali estranei in cellule selezionate all'interno del tessuto per alterarne il corredo genetico. Di conseguenza, il NMP faciliterà studi avanzati che potrebbero migliorare l'attuale comprensione degli elementi costitutivi di base delle malattie, compreso il cancro e l'Alzheimer, e portare allo sviluppo di nuove terapie. Inoltre, questo potrebbe portare a un potente strumento nel campo della biologia delle cellule staminali e della riprogrammazione.

Questo nuovo, la tecnologia di alta precisione potrebbe anche contribuire al progetto genetico più ambizioso del mondo, il Atlante delle cellule umane , abilitando sequenziale, manipolazione genetica non invasiva e multiplex e campionamento "biopsia" subcellulare con un unico strumento.

La capacità di analizzare singole cellule mantenendo le stesse configurazioni spaziali del tumore originale è fondamentale per comprendere la diversità e l'eterogeneità delle cellule all'interno di un tumore. Perciò, sviluppare strumenti per sondare e analizzare singole cellule mentre si trovano nel loro ambiente fisiologico naturale è fondamentale.

Nel loro studio, Sonda multifisica senza contatto per manipolazione e analisi di singole cellule risolte spaziotemporali pubblicate sulla rivista Piccolo , NYUAD Assistant Professor di Ingegneria Meccanica e Biomedica e Principal Investigator presso l'Advanced Microfluidics and Microdevices Laboratory Mohammad A. Qasaimeh e il suo team presentano il processo di sviluppo della nuova tecnologia. Il team si è basato sui precedenti sforzi nelle sonde microfluidiche stampate in 3D e sul recente sviluppo della sonda microelettrofluidica per la separazione e la modellazione cellulare. Però, questo NMP è significativamente miniaturizzato per ottenere la manipolazione di singole cellule, il design è avanzato per operazioni subcellulari, e il dispositivo è integrato con componenti elettrici per la stimolazione unicellulare.

"Questo è analogo alla raccolta di campioni di sangue da un paziente senza contatto fisico tra l'ago e la pelle, tuttavia, nel caso dell'NMP, il paziente è una singola cellula cancerosa, e l'"ago" è cinque volte più sottile di una ciocca di capelli umani e utilizza segnali elettrici per perforare la membrana cellulare, senza puntura fisica, " ha detto Ayoola T. Brimmo, il primo autore e un ex dottorato di ricerca. studente con il gruppo del professor Qasaimeh.

L'uso di strumenti di stampa 3D avanzati ha permesso al team di creare oltre 200 prototipi con iterazioni rapide, e ha facilitato l'inclusione di microelettrodi 3D sulla punta dell'NMP. L'NMP ha recuperato efficacemente gli RNA da singole cellule tumorali e ha introdotto DNA sintetici (plasmidi) in singole cellule tumorali, il tutto mantenendo le cellule all'interno della loro configurazione simile a un tessuto e lasciando intatte le altre cellule vicine.

"L'NMP che abbiamo sviluppato può guidare la strada per analisi genetiche più approfondite delle singole cellule e una comprensione più fondamentale del cancro e di altre malattie complesse, " ha detto Qasaimeh. "La nostra ricerca futura mira ad aumentare il throughput del NMP, oltre ad aumentare la precisione per il targeting dei componenti subcellulari. Ci aspettiamo che tali sviluppi consentano intuizioni senza precedenti sui fondamentali meccanismi interni di tutte le forme di vita".