Les chercheurs de NYU Abu Dhabi (NYUAD) ont développé une sonde multiphysique sans contact (NMP) spéciale qui leur permet de collecter des échantillons cytoplasmiques de cellules tumorales uniques sans perturber leurs configurations spatiales dans le tissu d'origine. Le petit outil peut également être utilisé pour introduire des matières étrangères dans des cellules sélectionnées dans le tissu afin de modifier leur constitution génétique. Par conséquent, le NMP facilitera des études avancées qui pourraient améliorer la compréhension actuelle des éléments de base des maladies, dont le cancer et la maladie d'Alzheimer, et conduire au développement de nouvelles thérapies. De plus, cela pourrait conduire à un outil puissant dans le domaine de la biologie et de la reprogrammation des cellules souches.

Ce nouveau, une technologie de haute précision pourrait également contribuer au projet génétique le plus ambitieux au monde, les Atlas des cellules humaines , en activant le séquentiel, manipulation génétique non invasive et multiplexée et échantillonnage de « biopsie » subcellulaire avec un seul outil.

La capacité d'analyser des cellules individuelles tout en conservant les mêmes configurations spatiales que la tumeur d'origine est fondamentale pour comprendre la diversité et l'hétérogénéité des cellules au sein d'une tumeur. Par conséquent, développer des outils pour sonder et analyser des cellules individuelles dans leur environnement physiologique naturel est essentiel.

Dans leur étude, Sonde multiphysique sans contact pour la manipulation et l'analyse spatio-temporelles résolues d'une seule cellule publiée dans la revue Petit , Professeur adjoint de la NYUAD en génie mécanique et biomédical et chercheur principal au Laboratoire avancé de microfluidique et de microdispositifs Mohammad A. Qasaimeh et son équipe présentent le processus de développement de la nouvelle technologie. L'équipe s'est appuyée sur leurs efforts antérieurs dans les sondes microfluidiques imprimées en 3D et sur leur récent développement de la sonde micro-électro-fluidique pour la séparation et la structuration des cellules. Cependant, cette NMP est considérablement miniaturisée pour réaliser une manipulation de cellule unique, la conception est avancée pour les opérations subcellulaires, et le dispositif est intégré à des composants électriques pour une stimulation cellulaire unique.

"Ceci est analogue à la collecte d'échantillons de sang d'un patient sans contact physique entre l'aiguille et la peau, cependant, dans le cas du NMP, le patient est une cellule cancéreuse unique, et "l'aiguille" est cinq fois plus fine qu'un cheveu humain et utilise des signaux électriques pour percer la membrane cellulaire, sans piqûre physique, " a déclaré Ayoola T. Brimmo, le premier auteur et un ancien Ph.D. étudiant avec le groupe du professeur Qasaimeh.

L'utilisation d'outils d'impression 3D avancés a permis à l'équipe de créer plus de 200 prototypes avec des itérations rapides, et a facilité l'inclusion de microélectrodes 3D à la pointe du NMP. Le NMP a efficacement récupéré les ARN de cellules cancéreuses uniques et introduit des ADN synthétiques (plasmides) dans des cellules cancéreuses uniques, tout en gardant les cellules dans leur configuration de type tissu et en laissant intactes les autres cellules voisines.

"La NMP que nous avons développée peut ouvrir la voie à des analyses génétiques plus approfondies des cellules individuelles et à une compréhension plus fondamentale du cancer et d'autres maladies complexes, " a déclaré Qasaimeh. " Nos futures recherches visent à augmenter le débit du NMP, ainsi que d'augmenter la précision du ciblage des composants sous-cellulaires. Nous nous attendons à ce que de tels développements permettent d'obtenir des informations sans précédent sur le fonctionnement interne fondamental de toutes les formes de vie."