Lorsque vous travaillez pour déverrouiller les secrets d'une cellule, la collecte et la livraison des échantillons pour analyse était un chemin de perte. Chaque transfert a entraîné moins de cellules à étudier. Analyse détaillée des protéines, une partie vitale du fonctionnement des cellules, n'a été possible qu'avec des échantillons de milliers à des millions de cellules. Les scientifiques ont maintenant développé une plate-forme de traitement contrôlée par robot qui améliore considérablement l'analyse tout en réduisant le nombre de cellules nécessaires de plus de deux ordres de grandeur.

La plate-forme de traitement contrôlée par robot est nanoPOTS (Nanodroplet Processing in One Pot for Trace Samples). Il permet aux scientifiques d'identifier plus de 3, 000 protéines à partir d'aussi peu que 10 cellules. Précédemment, les scientifiques auraient eu besoin de milliers de cellules. Cette puissance d'analyse pourrait aider à identifier de nouvelles sources d'énergie propre. Cela pourrait révéler des secrets pour maintenir l'agriculture en bonne santé pendant les sécheresses. Finalement, il pourrait identifier des marqueurs de maladie pour le diabète et le cancer.

Les scientifiques de l'EMSL, le Laboratoire des sciences moléculaires de l'environnement, a développé la plate-forme nanoPOTS pour minimiser les pertes d'échantillons et étendre la science de la bioanalyse. Jusqu'à nanoPOTS, le processus de collecte des échantillons et de leur livraison pour analyse était un chemin de pertes. Une partie de l'échantillon s'est collée à chacun des flacons requis pour mélanger l'échantillon avec les réactifs de traitement et aux tubes qui transportaient l'échantillon préparé de flacon en flacon et l'instrument d'analyse. En raison de ces pertes, l'analyse requise en commençant par des milliers de cellules et des informations ont ensuite été perdues sur la façon dont les cellules étaient organisées dans le système biologique. Le résultat était une limitation sévère de l'utilisation des mesures pour résoudre l'énergie, environnemental, et problèmes de santé.

La nouvelle plate-forme nanoPOTS utilise des lames de verre à motifs avec des « nanowells, " permettant à tous les traitements d'échantillons d'être effectués de manière robotique dans une gouttelette inférieure à un 10, 000e de cuillère à café. Cette réduction de 99,5% de la surface des nanopuits (par rapport à un tube à centrifuger) entraîne une perte d'échantillon minimale et permet une analyse dans une seule cellule pour donner des résultats spécifiques. Dans l'étude rapportée dans Communication Nature , les scientifiques ont exploité les nanoPOTS à l'aide d'un spectromètre de masse ultrasensible Orbitrap à l'EMSL, une installation utilisateur du Department of Energy Office of Science, et a travaillé avec l'Université de Floride pour identifier les différences entre les protéines d'un pancréas humain sain et celui d'une personne diabétique.

La capacité de l'équipe à identifier environ 2, 400 protéines d'une seule tranche de tissu illustrent la capacité de nanoPOTS à être utilisé pour des applications cliniques ainsi que d'autres études scientifiques.