Aceste noi pensete le permit oamenilor de știință să facă biopsii pe celule vii

Este ca cel mai mic joc din lume de „Operațiune”. Un nou set de nanopensete poate extrage ADN-ul și alte molecule singure dintr-o celulă vie fără a o ucide.

Examinarea conținutului molecular al unei singure celule a necesitat în mod tradițional uciderea celulei prin spargerea acesteia. Dar acest proces oferă doar un singur instantaneu al componenței moleculare a celulei în momentul morții sale. Noile nanopensete, raportate online pe 3 decembrie în Nanotehnologia naturiiar putea permite analiza pe termen lung a ceea ce se întâmplă în interiorul celulelor individuale pentru a înțelege mai bine cum funcționează celulele sănătoase și unde celulele bolnave merg prost.

Nanopensetele cuprind o tijă de sticlă cu un vârf de mai puțin de 100 de nanometri diametru, acoperită cu doi electrozi pe bază de carbon. Aplicarea unei tensiuni electrice la pensete creează un câmp electric puternic în imediata vecinătate a electrozilor, care poate atrage și prinde biomolecule la aproximativ 300 de nanometri de vârful pensetei.

Odată prinse în această plasă de 300 de nanometri, moleculele sunt blocate până când tensiunea pensetei se oprește. Prin poziționarea pensetelor în formă de ac cu o precizie extremă, cercetătorii pot perfora anumite compartimente celulare și pot pescui anumite molecule.

Joshua Edel, chimist la Imperial College din Londra, și colegii lor și-au folosit penseta pentru a extrage ADN-ul din nucleele celulelor canceroase osoase umane, fără a le ucide. Cercetătorii au scos, de asemenea, bucăți de instrucțiuni de construire a proteinelor cunoscute sub numele de molecule de ARNm din citoplasma celulelor arterelor.

Extragerea ARNm din două puncte diferite într-o singură celulă, la o oră distanță, a confirmat că penseta ar putea fi folosită pentru a eșantiona aceeași celulă de mai multe ori. Pe lângă captarea moleculelor individuale, noile nanopensete au ridicat organele generatoare de energie numite mitocondrii din celulele nervoase din creierul șoarecilor.

„Până acum, toată munca noastră a fost făcută în cutii Petri”, spune Edel. Cercetătorii intenționează să-și testeze penseta pe celulele din interiorul mostrelor de țesut.

„Este o tehnică foarte puternică și deschide noi posibilități [for] analiza moleculară în interiorul unei celule”, spune Pak Kin Wong, un inginer biomedical la Penn State care nu este implicat în lucrare. Tweezing diverse proteine ​​și alte biomolecule din diferite părți ale unei celule de-a lungul vieții sale, de exemplu, poate oferi o nouă perspectivă asupra modului în care aceste molecule mențin o celulă în funcțiune.

Extragerea ADN-ului din nucleele celulelor individuale poate permite, de asemenea, cercetătorilor să scaneze acest material genetic pentru mutații care stau la baza bolilor, spune Edel. Iar monitorizarea structurii moleculare a celulelor ar putea dezvălui modul în care celulele răspund la noile medicamente.