Новый биосенсор для анализа коммуникации отдельных клеток

Австралийско-швейцарская исследовательская группа разработала миниатюрный биосенсор, который позволяет изолировать отдельные клетки, анализировать их в реальном времени и наблюдать за их сложным сигнальным поведением, не нарушая их среду. Эта технология может привести к новым методам лечения рака и аутоиммунных заболеваний.

Проблема и решение

Исследования показывают, что даже однотипные клетки могут по-разному реагировать на одинаковое лечение. Однако нехватка эффективных технологий анализа сдерживает прогресс в понимании механизмов индивидуального поведения клеток.

Новый интегрированный оптофлюидный биосенсор решает эту проблему: он изолирует отдельные клетки и в реальном времени (в течение как минимум 12 часов) отслеживает химические вещества, которые они производят.

Доказательство концепции

В исследовании, опубликованном в журнале Small, команда продемонстрировала, как технология может быть использована для изучения секреции цитокинов отдельными клетками лимфомы. Цитокины — это небольшие белки, играющие ключевую роль в реакциях на инфекции, иммунные нарушения, воспаление и рак.

Исследование выявило, что клетки лимфомы производят цитокины уникальными для каждой клетки способами, что позволило определить «секреторные отпечатки пальцев» каждой клетки. Это понимание может в будущем помочь точно нацеливать терапию только на «плохие» клетки.

Как работает технология

Биосенсор сочетает микрофлюидику и нанофотонику:

• Микрофлюидный чип содержит каналы размером с человеческий волос, клапаны для изоляции клетки и концентрации её секретов, а также системы для поддержания температуры и влажности.
• Нанофотонный сенсор представляет собой тонкое стекло, покрытое золотой плёнкой с миллиардами наноотверстий. Благодаря плазмонному эффекту эти отверстия передают свет определённого цвета, что позволяет обнаруживать мельчайшие количества специфических химических веществ в реальном времени без использования внешних меток.

Технология совместима с традиционными микроскопами, экономична, масштабируема, легка и портативна.

Коллаборация

Работа ведётся в сотрудничестве между лабораторией Bionanophotonic Systems в École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), Центром интегральной фотоники и приложений в Школе инженерии RMIT University и Ludwig Institute for Cancer Research в Лозанне.