基因工程细胞“跳舞”超声波

事实是,操纵单个细胞是一个艰巨的任务。一些所谓的光镊的工作已经完成,可以用光束摆布细胞,但是当他们擅长移动单个细胞,不能操纵更多的细胞。

加州理工学院最新研究创造了一个选择:充气蛋白质,由转基因细胞,可以沿着细胞包含这些规则超声波。描述这项研究刊登在《华尔街日报》一篇论文科学的进步。

这项工作建立在先前的研究在实验室里进行的米哈伊尔•夏皮罗化学工程和医学工程教授,与霍华德•休斯医学研究所研究员。

夏皮罗多年来曾与气体泡来自细菌作为声波标记。这些囊泡,充气胶囊的蛋白质,某些种类的水生细菌提供浮力。但是也有另一个有用的质量:因为他们的充气内部,他们在超声图像显示相当强烈。夏皮罗发现的这种品质使他的实验室开发天然气囊泡作为遗传标记跟踪单个细菌细胞的位置,对于观察哺乳动物细胞的基因表达的活动身体深处。

现在,夏皮罗和他的同事们已经表明,这些细胞囊泡可以推和拉到特定位置的影响下超声波。这种现象非常类似于如何使用超声波在空气中暂停和/或移动小,光的对象。这是由于这样的事实:声波产生压力作用于对象的区域附近。一个对象或材料的物理性质决定它是否会被吸引到高压区域或拒绝。正常细胞被推离领域更高的压力,但细胞含有气体的囊泡是吸引他们。

“我们这些囊泡用于成像之前,这次我们已经表明,我们可以使用它们作为致动器所以我们可以应用力这些对象使用超声波,”Di Wu说(MS的16个博士的21),夏皮罗的研究科学家的实验室和研究的主要作者。“这使我们能够做的就是移动细胞在太空使用超声波和能够非常挑剔的方式这么做。”

夏皮罗和吴说有几个理由你可能希望能够移动的细胞。创造,组织工程人工组织研究或医学purposes-requires细胞特定类型的安排在复杂的模式。人造肌肉可能需要多层次的肌肉细胞,细胞创建肌腱、神经细胞,例如。

另一个例子,你可能想要移动的细胞在细胞治疗,医学领域的细胞特性,引入了身体。

“你将基因工程细胞引入到身体,他们到处去寻找目标,”迪说。“但这种技术,我们可能有一种方法来引导他们向身体所需的位置。”

作为一个示范,研究小组表明,细胞包含气体囊泡可以被迫聚成一个小球,或安排乐队一样薄,或者推到一个容器的边缘。他们改变了超声波模式时,细胞“跳舞”新职位。他们还开发了一个超声波模式,推动了细胞的形状的字母“R”凝胶固化后举行他们的形状。他们称结果图“声波全息图。”

Wu说,他们的研究的一个领域潜在的直接影响是在细胞排序,一个过程所必需的各种各样的生物和医学研究。

“一种常用方法细胞现在是工程师他们表达荧光蛋白,然后使用fluorescent-activated细胞分选仪(流式细胞仪),”他说。”这是一个300000美元的设备笨重,经常住在生物安全柜,而不是细胞非常快。”

“相比之下,acousto-fluidic排序可以用一个小芯片,成本也许10美元。这种差异的原因是,在荧光排序,你必须单独测量细胞的基因表达,然后移动它们。这是一个细胞。天然气泡表达、细胞遗传学是直接联系的力量应用于细胞。如果他们表达气体囊泡,他们会经历不同的力,所以我们不需要单独检查如果他们表达气体囊泡,然后移动;我们可以移动它们。这极大地简化了东西。”

参考:吴D, Baresch D,库克C, et al。生物分子基因的选择性声操纵细胞的致动器。Sci副词。2023;9 (8):eadd9186。doi:10.1126 / sciadv.add9186

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