_ Oamenii de știință dezvoltă picături de înaltă precizie platformă de imprimare pentru screeningul fenotipului unicelular

Odată cu dezvoltarea rapidă a tehnologiilor de sinteză și editare a genomului, screeningul fenotipului unicelular pe bază de picături a devenit din ce în ce mai importantă. Cu toate acestea, distribuția precisă și de mare capacitate a picăturilor țintă în medii macroscopice specifice pentru analiza multi-omică în aval rămâne o provocare tehnică.

Cercetătorii de la Institutul Qingdao de Bioenergie și Tehnologia Bioproceselor (QIBEBT) al Academiei Chineze of Sciences au dezvoltat o platformă de imprimare pe bază de picături care poate imprima picături unicelulare pe vase de cultură sau plăci cu 96 de godeuri într-o manieră „o picătură pe godeu”. Această platformă permite captarea și screeningul fenotipului unicelular scalabil, rentabil și complet automatizat.

Lucrul este publicat în Sensors and Actuators B: Chemical.

Placă de agar și microplacă screening-ul sunt cele mai utilizate metode tradiționale de screening. Testele pe plăci de agar sunt ușor de utilizat, dar nu au o cuantificare precisă și, prin urmare, sunt utilizate în principal pentru screening-ul inițial al tulpinii. Testele pe microplăci oferă o cuantificare precisă și sunt potrivite pentru evaluarea performanței mutanților, dar au un randament mai mic.

Uneltele bazate pe microfluidice cu picături sunt foarte promițătoare pentru screeningul cu debit foarte mare. Cu toate acestea, strategiile actuale de sortare îmbogățesc adesea doar picăturile cu un anumit fenotip într-un singur canal, ceea ce face dificilă separarea precisă și eficientă a fiecărei picături țintă în locații specifice din mediul macroscopic (de exemplu, vase de cultură sau plăci cu 96 de godeuri) pentru ulterioare. experimente de cultură celulară și secvențiere.

Platforma de imprimare cu picături dezvoltată în acest studiu constă din patru module principale: un modul de cip microfluidic acţionat de pompă, un modul de recunoaştere automată a semnalului optic, un modul de control de înaltă presiune și un modul automat de platformă mobilă.

Diao Zhidian, Ph.D. student și co-primul autor al studiului, a explicat că cipul conține fibre optice încorporate care pot introduce diode emițătoare de lumină roșie. Când picăturile țintă sortate trec prin fereastra de detectare, fotodiodele conectate la fibrele optice le pot identifica și genera semnale corespunzătoare. Aceste semnale sunt apoi folosite pentru a imprima picăturile în zone specifice, pe baza principiilor electrohidrodinamice.

„Această platformă de cip are mai multe caracteristici unice”, a spus Ge Anle, co-primul autor al studiului. „Această platformă nu numai că poate genera picături online, dar poate și imprima cu acuratețe picăturile incubate sau sortate, la cerere, transformând „grupurile de picături țintă” în „picături țintă individuale”, servind astfel studii fenotipului în aval la nivelul unei singure celule.”

„Această platformă încorporează un modul de detectare optică bazat pe transmisia prin fibră optică”, a spus autorul corespondent prof. Ma Bo. „Acest modul nu numai că îmbunătățește acuratețea imprimării picăturilor, dar evită și sistemele complexe de căi optice. Acest sistem concis și integrat este compatibil cu o gamă mai largă de scenarii experimentale în aval, cum ar fi spectrometria de masă, vase de cultură celulară și plăci cu 96 de godeuri. .”

În continuare, echipa de cercetare intenționează să integreze această platformă de imprimare cu o singură picătură la cerere de înaltă precizie cu instrumentele de sortare celulare activate de Raman dezvoltate anterior, cum ar fi FlowRACS și RACS-Seq/Culture, astfel încât să se obțină identificarea, separarea, cultura și exportul unei singure celule complet automatizate, de înaltă precizie, cu randament ridicat, pentru sisteme biologice complexe, cum ar fi microbiomi și biblioteci mutante la scară largă.

„Integrarea platformei noastre cu instrumentele de sortare Raman unicelulare existente, cum ar fi FlowRACS, va deschide noi posibilități pentru studii funcționale la scară largă cu o singură celulă, oferind o soluție cuprinzătoare pentru biobanking, biologie sintetică, precizie. medicină, explorare în adâncime/pământ adânc/spațiu adânc și biosecuritate”, a spus prof. Xu Jian, șeful Centrului unicelular al QIBEBT.

(Fluierul)