La compression ultrarapide offre une nouvelle façon d'introduire des macromolécules dans les cellules
L'image montre une puce microfluidique à laquelle un colorant a été ajouté pour montrer les canaux. En traitant les cellules vivantes comme de minuscules éponges, les chercheurs ont mis au point un moyen potentiellement nouveau d'introduire des macromolécules et des gènes thérapeutiques dans les cellules humaines. Crédit :Rob Felt, Géorgie Tech
En traitant les cellules vivantes comme de minuscules éponges absorbantes, les chercheurs ont mis au point un moyen potentiellement nouveau d'introduire des molécules et des gènes thérapeutiques dans les cellules humaines.
La technique comprime d'abord les cellules dans un dispositif microfluidique en les faisant circuler rapidement à travers une série de minuscules « ralentisseurs » intégrés aux micro-canaux, qui comprime de petites quantités de liquide - appelé cytosol - de l'intérieur des cellules. Les cellules se régénèrent alors naturellement et se rechargent, aspirer le liquide environnant et aspirer des macromolécules ou des gènes qui y sont mélangés. Bien que les collisions brutales puissent réduire le volume des cellules jusqu'à 30 %, les cellules rebondissent rapidement et moins de cinq pour cent des cellules subissent une perte de viabilité.
La nouvelle technique est connue sous le nom d'échange de volume cellulaire pour le transfert convectif, ou cellule VECT. On pense qu'il s'agit du premier processus de compression à provoquer un échange de volume cellulaire hautement transitoire en utilisant la capacité des cellules à perdre et à récupérer rapidement leur cytosol. La recherche, qui a été soutenu par la National Science Foundation, National Institutes of Health et Wallace H. Coulter Foundation, a été signalé en ligne le 17 avril par le journal Matériaux aujourd'hui .
« Nous profitons d'une propriété mécanique intrinsèque des cellules, " dit Anna Liu, un doctorat candidat dans le laboratoire du professeur agrégé Todd Sulchek à la Woodruff School of Mechanical Engineering de Georgia Tech. "Lorsque les cellules sont compressées soudainement sur une période de quelques microsecondes, ils perdent une partie de leur volume. Les cellules échangent du volume avec le fluide qui les entoure, et c'est ce qui leur permet de capter par convection des macromolécules de leur environnement."
La technique pourrait être utile pour la transfection cellulaire, dans lequel un gène cible est introduit dans des cellules humaines pour provoquer un comportement que les cellules ne présenteraient pas normalement, comme l'expression d'une protéine. Il existe un certain nombre de techniques existantes pour introduire du matériel génétique dans des cellules vivantes, y compris l'utilisation de virus spécialement conçus, mais les techniques existantes présentent des inconvénients importants.
Un large éventail d'applications thérapeutiques et diagnostiques pourrait bénéficier de l'introduction de grandes molécules, qui pourraient également être utilisés comme marqueurs à des fins de contrôle qualité dans la fabrication de cellules. "Il y a beaucoup de raisons de vouloir livrer des molécules à l'intérieur des cellules, mais il n'y a pas beaucoup de bonnes façons de le faire, " dit Liu, qui est chercheur diplômé de la National Science Foundation.
Les chercheurs ont découvert les phénomènes de compression et de changement de volume tout en développant des techniques de tri des cellules selon leurs propriétés mécaniques. Dans leurs dispositifs microfluidiques, la compression a forcé les cellules plus molles à se déplacer dans une direction, tandis que les cellules plus rigides ont pris un chemin différent. Bien que la recherche ait porté sur la détection du cancer, il a également produit une nouvelle compréhension de ce qui arrive aux cellules lorsqu'elles sont comprimées rapidement.
