(Phys.org) — Des chercheurs de l'UC Santa Cruz ont mis au point un système robotique de « nanobiopsie » qui peut extraire de minuscules échantillons de l'intérieur d'une cellule vivante sans la tuer. La technique de nanobiopsie unicellulaire est un outil puissant pour les scientifiques travaillant à comprendre les processus dynamiques qui se produisent dans les cellules vivantes, selon Nader Pourmand, professeur de génie biomoléculaire à la Baskin School of Engineering de l'UCSC.
« Nous pouvons faire une biopsie d'une cellule vivante et revenir plusieurs fois dans la même cellule en quelques jours sans la tuer. Avec d'autres technologies, il faut sacrifier une cellule pour l'analyser, " dit Pourmand, qui dirige le groupe Biocapteurs et technologie bioélectrique à l'UCSC.
La plate-forme de nanobiopsie est le dernier appareil que son groupe a développé qui utilise des nanopipettes, qui sont de petits tubes de verre qui se rétrécissent en une pointe fine d'un diamètre de seulement 50 à 100 nanomètres. « Nous pouvons créer des nanopipettes en laboratoire – cela ne nécessite pas une installation de nanofabrication coûteuse, " dit Pourmand. " Pour entrer dans une cellule, cependant, le problème est que vous ne pouvez pas voir le pourboire, même avec un microscope haut de gamme, donc vous ne savez pas à quelle distance de la cellule il se trouve."
Adam Seger, un chercheur postdoctoral au laboratoire (maintenant à MagArray à Sunnyvale), a résolu ce problème en développant un système de contrôle de rétroaction basé sur un microscope à conductance ionique à balayage personnalisé (SICM). Le système utilise un courant ionique à travers la pointe de la nanopipette comme signal de retour, détecter une baisse du courant lorsque la pointe se rapproche de la surface de la cellule. Un système de contrôle automatisé positionne la pointe de la nanopipette juste au-dessus de la surface cellulaire, puis la plonge rapidement pour pénétrer la membrane cellulaire. La manipulation de la tension déclenche l'absorption contrôlée d'une infime quantité de matériau cellulaire. Parce que le pourboire est si fin, il provoque une perturbation minimale de la cellule.
Dans une étude publiée dans ACS Nano , Le groupe de Pourmand a utilisé le système pour extraire des cellules vivantes de minuscules quantités de matière cellulaire estimées à environ 50 femtolitres (un femtolitre est un quadrillionième de litre). C'est environ un pour cent du volume d'une cellule humaine. Les chercheurs ont pu extraire et séquencer l'ARN de cellules cancéreuses humaines individuelles. Ils ont également extrait les mitochondries (minuscules organites subcellulaires) de fibroblastes humains et ont séquencé l'ADN mitochondrial.
« Les mitochondries sont connues pour être impliquées dans de nombreuses maladies neurodégénératives. Cette technologie peut être utilisée pour faire la lumière sur l'importance des mutations dans le génome mitochondrial, ", a déclaré Pourmand.
Les utilisations potentielles de cette technologie sont nombreuses, et Pourmand a déclaré qu'il est désireux de développer des collaborations avec d'autres chercheurs et d'explorer différentes applications. "C'est une plate-forme polyvalente pour quiconque essaie de comprendre ce qui se passe à l'intérieur de la cellule, y compris les biologistes du cancer, biologistes des cellules souches, et d'autres, " il a dit.
