Экстракция без убийства клеток

13 января 2018



Открыт новый метод культивации клеток, представляющий собой выращивании их поверх мембраны из поликарбоната. Мембрана перфорирована вертикальными наносоломинками из оксида алюминия. В определенных местах, где мембрана была вытравлена литографически, наносоломинки выступают из мембраны и контактируют с клетками. Короткие разряды электрического тока, проходя через наноструктуры, вызывают временные перфорации в клеточной мембране. Это позволяет малым объемам цитоплазмы диффундировать через такие «пробоотборники» в резервуар экстракционного буфера, который располагается ниже поликарбонатной мембраны.

Анализ группы клеток в целом дает общее представление о событиях в данном типе клеток, однако в процессе такого исследования теряются из вида тонкие, но не менее важные процессы взаимодействия между отдельными клетками. А ведь именно такие процессы обычно и являются ответами на индуцирующие развитие клеток вещества (сигналы развития), лекарства и другие факторы.

«Чтобы лучше исследовать присущую клеточной популяции неоднородность, многие пытаются проводить исследования единичных клеток», — говорит Оран Гийом-Жантиль из Швейцарского федерального технологического института (ETH). Но, добавляет она, этот подход ограничен. «Вы должны убивать клетки, а значит, не только не можете видеть динамики, но и теряете [пространственный] контекст клеток».

Ученый из Стэнфордского университета Николас Мелош соглашается с коллегой из Швейцарии: «Проблема заключается в том, что вы хотите знать, что такое клетка, но исследование одиночных изолированных от колонии клеток может рассказать лишь о том, чем клетка была».

Поэтому исследователи разрабатывают неразрушающие структуру методики, позволяющие отбирать живые клетки без необходимости их изоляции или уничтожения. Недавно Мелош разработал метод экстракции наносоломинками (NEX), который является наиболее современным дополнением к набору инструментов для изучения клеток.

В то время как предыдущие методики (Гийома-Жантиля и других) подразумевали использование нанопипеток, нанотрубок или подобных устройств для отбора проб с проникновением в клетку сверху, метод Мелоша заключается в выращивании клеток на поликарбонатной мембране. Содержащиеся в мембране оксиды алюминия выступают внутрь клеточных колоний снизу в определенных местах. Сами наносоломинки не перфорируют клетки в нормальных условиях, но электрический ток, проходящий через них, кратковременно открывает поры в клеточной мембране, позволяя содержимому диффундировать в соломинки для сбора.

Такая поверхность с наноструктурой в сравнении с одиночным устройством для взятия пробы из клетки обладает несравнимо более высокой пропускной способностью, говорит Гийом-Джентиль, которая лично не участвовала в исследовании Мелоша.

Команда Мелоша использовала метод NEX для анализа мРНК и флуоресцентных белков, экспрессируемых в отдельных клетках или в небольших группах клеток, в течение нескольких дней.

На настоящем этапе изучение вопроса показало, что методика обеспечивает хорошую жизнеспособность клеток, что дает ученым уверенность в успехе последующих динамических исследованиях. «Это первые опыты, которые доказали, что можем сделать это. Это было важным доказательством принципа», - говорят Гийом-Джентиль, Мелош и их коллеги.