Technologie Zdrowie

Komórkowa sortownica

Gdy ostatnim razem pobierano Ci krew do badania, nie w głowie Ci zapewne było, jakimi metodami w laboratorium zlicza się stężenia rozmaitych komórek wchodzących w jej skład. Rozdzielenie różnych typów komórek w taki sposób, aby uzyskać dużą pewność, jest tymczasem dość istotnym problemem. Tradycyjne metody, takie jak frakcjonowanie w wirówkach, mają swoje ograniczenia – nie wszystkie komórki można rozdzielać w ten sposób. Inne, wykorzystujące zjawiska fluoroscencji, wymagają użycia skomplikowanej aparatury. O ile prostsze byłoby życie laborantów, gdyby komórki po prostu sortowały się same…

To marzenie być może wkrótce się spełni, przynajmniej w pewnym zakresie. Naukowcy z Massachussets Institute of Technology, we współpracy ze szpitalem Brigham and Women’s opracowali bowiem metodę, która wykorzystuje naturalne właściwości komórek w celu ich rozdzielenia.

Skonstruowane przez nich urządzenie ma rozmiar zbliżony do znaczka pocztowego. Należy ono do konstrukcji zwanych Lab-on-Chip, a więc układów, które w mikroskali potrafią manipulować nawet pojedynczymi cząsteczkami związków chemicznych. Jego najważniejszą częścią jest komora, której wewnętrzna powierzchnia jest pokryta rowkami o głębokości zaledwie 40 mikronów. Dzięki nim komórki wpadające do komory zaczynają w niej wirować, przez co mają większą szansę osiąść na którejś ze ścianek. Ścianki te pokryte zostały białkiem zwanym P-selektyną, które w słaby sposób wiąże się z receptorami obecnymi na powierzchni leukocytów. W organizmie białko to „ściąga” białe krwinki w rejon, w którym występuje stan zapalny. W opisywanym układzie jego zadanie jest analogiczne – ma ono skłonić komórki, które posiadają odpowiedni receptor do „potoczenia się” w kierunku jednego z dwóch otworów, podczas gdy pozostałe komórki wydostają się z komory drugim otworem.

Prototypowe rozwiązanie opracowane przez zespół pod kierownictwem Rohita Karnika z MIT uzyskało skuteczność sortowania na poziomie 96%, przy czym cały proces odbywa się przy minimalnym wkładzie energii z zewnątrz. Konieczne jest jedynie wpompowywanie zawiesiny z komórkami do komory. Samo rozdzielanie komórek odbywa się dzięki sile oddziaływań między Selektyną-C a receptorami na komórkach.

Wizualizacja komór sortujących opisanego urządzenia.

Wizualizacja komór sortujących opisanego urządzenia. Obraz autorstwa Nicolle Rager Fuller. Wykorzystano za zgodą MIT.

Obejrzyj filmy przedstawiające działanie układu: film1 film2

Oczywiście, aby opisywany układ miał znaczenie praktyczne, musi istnieć możliwość rozróżniania wielu innych typów komórek. W tym celu konieczne będzie opracowanie kolejnych białek, których zadaniem będzie wyławianie zadanych komórek. Zdaniem autorów, nie powinno to być szczególnie trudne, gdyż ten mechanizm działania obserwowany jest powszechnie w naturze, tak więc zadanie tak naprawdę sprowadza się do syntetyzowania białek już istniejących.

Docelowym produktem mają być tanie, jednorazowe zestawy służące do określonych badań laboratoryjnych. Układy sortujące można bowiem łączyć, tak że to, co nie zostało posortowane na pierwszym etapie, zostanie przesłane do dalszych komór, gdzie być może podda się oddziaływaniu innych białek. Całość nie będzie wymagać żadnego dodatkowego wyposażenia, a zawiesinę z komórkami do segregowania będzie można zaaplikować wprost ze strzykawki.

Więcej informacji:
ResearchBlogging.orgChoi, S., Karp, J., & Karnik, R. (2012). Cell sorting by deterministic cell rolling Lab on a Chip DOI: 10.1039/C2LC21225K
[button size=small style=square color=gray align=none url=http://www.rsc.org/images/LOC/2011/PDFs/Papers/681_0287.pdf]PEŁNY TEKST ARTYKUŁU[/button]
Print Friendly, PDF & Email

O autorze

Michał Jarosz

Inżynier automatyki i robotyki. Utrzymuje się z projektowania systemów bazodanowych. Dorywczo koordynator badań klinicznych. Członek Association for Computing Machinery. Założyciel i opiekun zespołu obliczeń rozproszonych BOINC@Poland. Na koncie jeden maraton i aspiracje do kolejnych.

  • Bardzo fajna praca chociaż mam wrażenie, że gdzieś to już widziałem. Może czytałem jakieś wstępne wyniki…

    P.S. Koncentracje? Chyba chodziło Ci o stężenia ;P Od koncentracji aż mi zęby zazgrzytały ;)

    • Koncentracja to liczba wyrażająca liczbę komórek w jednostce objętości. Nie do końca to samo co stężenie.

      • Chociaż im więcej szukam, tym bardziej wychodzi na to, że oba terminy stosowane są zamiennie, wobec czego rzeczywiście lepiej byłoby użyć polskiego słowa.