La fourniture de matériel expérimental à des cellules individuelles avec précision et exclusivité est depuis longtemps une capacité insaisissable et très recherchée en biologie. Avec cela vient la promesse de déchiffrer de nombreux secrets de longue date de la cellule.
Une équipe de recherche du Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin d'Erlangen dirigée par le professeur Vahid Sandoghdar a montré avec succès comment de petites molécules et des nanoparticules uniques peuvent être appliquées directement sur la surface des cellules.
Dans l'étude publiée dans Nature Methods , les scientifiques décrivent leur technique comme un « μkiss » (microkiss) — une nouvelle méthode simple et rentable, ouvrant de nouvelles possibilités dans la science unicellulaire en vue d'applications thérapeutiques de nouvelle génération.
Les approches traditionnelles en biologie prennent souvent en compte les caractéristiques de populations cellulaires entières, sans tenir compte des variations nuancées des propriétés d’une cellule à l’autre. Pour étudier la biologie plus précisément au niveau de chaque cellule, le développement de nouveaux outils et méthodes est impératif.
"Une lacune cruciale demeure dans notre capacité à administrer des produits chimiques, des étiquettes et des produits pharmaceutiques à des cellules individuelles avec précision et contrôle, sur de courtes durées et à de minuscules échelles microscopiques", déclare le professeur Vahid Sandoghdar, directeur de l'Institut Max Planck pour la science de la lumière. et Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin. Le professeur Sandoghdar et son équipe s'attaquent activement à ce défi.
Les chercheurs ont mis au point une solution simple mais élégante à ce problème :en utilisant deux micropipettes rapprochées avec une ouverture aussi petite qu'un micromètre, les scientifiques ont pu créer une gouttelette stable de taille micrométrique aux extrémités de la micropipette en utilisant une micropipette pour distribuer le produit. matériau, tandis que l'autre l'aspire à un rythme légèrement plus élevé.
"C'est alors comme un pinceau", explique Richard W. Taylor, chercheur postdoctoral et membre de l'équipe, ajoutant :"Vous pouvez facilement manœuvrer les micropipettes et brosser doucement cette gouttelette confinée contre la cellule de votre choix, en délivrant un petit μbaiser de matière."
Cette mise en œuvre simple, utilisant des composants facilement disponibles, permet à leur technique d'être facilement mise en œuvre à faible coût sur n'importe quel microscope au sein de laboratoires à vocation biologique.
"L'approche rentable et pragmatique de notre solution est importante pour son utilisation pratique", déclare le professeur Sandoghdar, ajoutant :"Le manque de solutions similaires a jusqu'à présent retardé les progrès vers de nouvelles approches thérapeutiques au niveau unicellulaire."
La nouvelle méthode donne à l’expérimentateur un contrôle total. "Avec μkiss, nous atteignons une toute nouvelle dimension dans l'application précise de substances sur les cellules", explique Cornelia Holler, doctorante en biologie et membre du groupe de recherche. Les matériaux peuvent désormais être livrés avec précision à n'importe quelle cellule choisie au niveau sous-cellulaire, avec un contrôle total sur le temps et la position pendant lesquels le matériau est en contact avec la cellule.
"Nous pouvons désormais observer des processus biologiques entiers, tels que l'absorption du fer par la cellule, sans manquer une étape. Cela nous permet enfin de reconstituer le puzzle des caractéristiques complexes de chaque cellule individuelle", explique Holler.
Récemment, l’équipe a réussi à placer avec précision une seule particule ressemblant à un virus sur une cellule vivante. Cette capacité expérimentale crée une opportunité d'examiner les subtilités de la propagation des maladies, offrant un contrôle total sur l'emplacement, le moment et l'étendue de l'infection cellulaire.
"La capacité de μkiss ouvre de nouvelles voies pour les études quantitatives en biologie cellulaire et en médecine", déclare le professeur Sandoghdar.
Plus d'informations : Cornelia Holler et al, Un pinceau pour l'administration de nanoparticules et de molécules à des cellules vivantes avec un contrôle spatio-temporel précis, Nature Methods (2024). DOI :10.1038/s41592-024-02177-x
Fourni par l'Institut Max Planck pour la science de la lumière
