La spectroscopie de masse unicellulaire est une technologie permettant d'analyser les organites des cellules cibles presque tels quels, en les retirant d'une cellule vivante à un moment donné à l'aide d'une pointe de nanospray tout en suivant le mouvement des cellules au microscope. On s'attend à ce que cette technologie soit un outil puissant pour démêler les mécanismes moléculaires des décès, diagnostic unicellulaire et médecine personnalisée. Cependant, la technologie existante nécessite une aspiration manuelle à partir d'une cellule individuelle une par une, ainsi sa précision dépend fortement du niveau de compétence des opérateurs. Aussi, il faut beaucoup de temps pour analyser de nombreuses cellules. Par conséquent, les demandes d'aspiration automatique et d'efficacité d'échantillonnage beaucoup plus élevée ont augmenté.

Pour surmonter de tels problèmes, nous avons développé un dispositif d'aspiration automatique en combinant des technologies telles que l'analyse d'images cellulaires pour sélectionner la cible, positionnement de précision de l'emplacement cible dans une cellule, et un logiciel d'aspiration en un clic. Spécifiquement, vous capturez des images microscopiques de cellules et calculez leurs quantités de caractéristiques, comme la forme et la taille, et l'intensité fluorescente. Étant donné que ces quantités de caractéristiques reflètent les changements causés par les dosages de médicaments, ils sont utiles comme référence objective pour spécifier les cellules cibles et pour maintenir une reproductibilité élevée des échantillons aspirés. (Fig. 1)

De plus, La technologie exclusive de microscopie confocale et les méthodes d'analyse d'images de Yokogawa Electric Corporation permettent une mesure tridimensionnelle de la forme de la cellule et un positionnement précis de l'emplacement d'aspiration avec une précision de l'ordre du micron.

Concernant la détection de la position de la pointe, nous avons développé une méthode de "détection par intensité d'image" capable de détecter l'emplacement de la pointe avec une précision inférieure au micron. (Fig.2 et Fig.3)

Par ailleurs, tirer des enseignements des expériences des opérateurs experts, nous avons défini la position la plus adaptée pour téter, et avoir intégré ces informations dans le logiciel, qui fournit non seulement l'emplacement d'aspiration mais également les conditions d'aspiration telles que la pression et le temps. Par conséquent, les utilisateurs peuvent aspirer les organites de la cellule cible en un clic tout en observant les images de la cellule cible. Le modèle prototype, qui a toutes ces nouvelles fonctionnalités, a obtenu avec succès un total de 22 échantillons par heure, qui est 4 fois plus efficace qu'une opération manuelle, et a ainsi réussi à obtenir les substances spécifiques à partir de la position cible de la cellule cible avec une efficacité et une précision élevées.

La réalisation d'un dispositif d'aspiration automatique hautement reproductible conduit à l'utilisation pratique de la spectroscopie de masse unicellulaire, qui sera largement utilisé pour la découverte de médicaments, médecine personnalisée, etc. En plus de la spectroscopie de masse, ce dispositif d'aspiration peut être appliqué pour d'autres recherches, comme sucer une cellule entière pour l'analyse de l'ARNm, injection de substances aspirées dans une autre cellule, etc., et contribuera ainsi à une grande variété de domaines de recherche.