EPIC-studio-immagine: Cellula – foto illustrativa. Credito immagine: Pixabay (licenza Pixabay gratuita).
I ricercatori dell’Università di Twente hanno sviluppato un nuovo metodo di analisi per studiare rapidamente milioni di singole cellule e le proteine che secernono per formare i tessuti. La nuova tecnologia UT consente approfondimenti sulla materia vivente.
I ricercatori hanno chiamato il loro metodo Extracellular Protein Identification Cytometry (EPIC). “Questo cambia il modo in cui possiamo studiare la materia vivente e ha molti potenziali utilizzi, come guidare la fabbricazione di organi sostitutivi e accelerare lo sviluppo e il test di medicinali“, afferma la ricercatrice Marieke Meteling. Il suo lavoro è stato recentemente pubblicato sulla prestigiosa rivista scientifica Advanced Materials.
I tessuti che compongono i tuoi organi sono costituiti da cellule all’interno di una matrice extracellulare che è prodotta dalle cellule. Questa matrice non è solo importante per il funzionamento delle cellule, ma è anche un importante biomarcatore per varie malattie. Sebbene esistano diverse tecniche per analizzare questa matrice, questi approcci sono lenti o offrono una scarsa risoluzione e molti richiedono la distruzione dei tessuti. Ciò ha limitato l’impatto clinico e sociale di queste applicazioni.
I ricercatori dell’UT del laboratorio del Prof. Leijten hanno combinato la tecnologia microfluidica avanzata e la scienza dei biomateriali con una tecnica di misurazione esistente denominata citometria a flusso per consentire la prima piattaforma di screening ad alta risoluzione e ad alta produttività al mondo per la quantificazione della matrice extracellulare.
Applicazioni
Per l’ingegneria di successo dei tessuti viventi, la creazione di modelli di malattie, i test realistici dei farmaci e lo sviluppo della medicina rigenerativa, è essenziale che le cellule producano il tipo di matrice extracellulare previsto.
EPIC può rivelare come le singole cellule creano e modificano il loro ambiente e lo fanno per un gran numero di cellule.
“I ricercatori possono ora studiare questioni importanti come quale percentuale di cellule è influenzata da un farmaco e perché alcune cellule sono sensibili o meno a un trattamento specifico”, spiega Meteling. EPIC può fornire nuove intuizioni sul processo di formazione dei tessuti o su come la distruzione dei tessuti da parte di cellule specifiche avviene o viene alterata dai trattamenti. Queste intuizioni potrebbero far progredire i trattamenti per malattie come l’osteoartrite, la fibrosi e il cancro.
Microambienti 3D progettati
EPIC combina in modo unico la tecnologia microfluidica, la scienza dei biomateriali, l’immunomarcatura e la citometria a flusso. I dispositivi microfluidici producono milioni di minuscole goccioline, ciascuna contenente una singola cellula. Queste goccioline microscopiche vengono poi solidificate in sfere di idrogel in miniatura, in cui ogni cellula può essere coltivata per diverse settimane per depositare e/o decostruire la matrice extracellulare.
Gli anticorpi fluorescenti che si legano specificamente a un tipo di proteine della matrice vengono quindi utilizzati per mostrare come si comporta ogni cellula. Questi marcatori possono quindi essere misurati in alta produttività utilizzando la citometria a flusso. La citometria a flusso è uno strumento potente per qualsiasi campo che faccia uso di cellule viventi. Finora, la citometria a flusso non poteva essere utilizzata per misurare le proteine della matrice perché l’estrazione delle cellule richiedeva l’uso di enzimi che danneggiavano gravemente o rimuovevano la matrice.
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I ricercatori dell’UT hanno risolto questo problema consentendo alle cellule di costruire o rimodellare la matrice direttamente all’interno di microgel 3D in miniatura. Questi microgel possono andare direttamente in un citofluorimetro senza danneggiare la matrice. Questo metodo mantiene in modo unico tutte le informazioni sulla matrice e sulle cellule per la misurazione. La natura non distruttiva dell’approccio consente di misurare e isolare (singole) cellule di interesse, che possono quindi essere utilizzate per altre analisi ad alto contenuto come l’imaging confocale, la genomica, la proteomica spaziale e la spettroscopia di massa.
Fonte: Advanced