El chip nanoPOTS original (izquierda) tenía 27 nanopocillos individuales organizados en la superficie. El nuevo chip nanoPOTS anidado (derecha) tiene una matriz de 27 áreas anidadas, cada una con nueve nanopocillos, en la superficie. Crédito:Andrea Starr | Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico
Los investigadores que rastrean el comportamiento de las células tumorales cancerosas tienen una nueva herramienta en su arsenal que puede procesar 10 veces más células en un día. Un nuevo chip nanoPOTS anidado, desarrollado en el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL), se informó el 29 de octubre en la revista Nature Communications .
El químico analítico Ying Zhu y sus colegas describieron por primera vez la tecnología nanoPOTS en 2018. NanoPOTS significa Nanodroplet Processing in One pot for Trace Samples, y es un método para analizar cientos de proteínas en células individuales al mismo tiempo.
"Las células individuales trabajan en concierto. La capacidad de analizar proteínas en cada célula es clave para obtener información detallada sobre el papel biológico de cada célula", dijo Zhu. "A partir de ahí, podemos comenzar a mapear cómo las células funcionan juntas en tejidos y órganos". Zhu ha trabajado en un equipo con colegas en el Laboratorio de Ciencias Moleculares Ambientales, o EMSL, una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía ubicada en PNNL, para usar nanoPOTS para estudiar proteínas en células de tejido uterino de ratón.
Nueve nanopocillos por nido
El desafío para el método de proteómica unicelular es manejar las diminutas cantidades de contenido de proteína dentro de una sola célula. Todas las proteínas son importantes durante la preparación y el análisis de muestras.
Luego, cada muestra se analiza utilizando una técnica de identificación molecular precisa llamada espectrometría de masas. Este enfoque utiliza muestras extremadamente pequeñas:más de 250 muestras unicelulares de un chip nanoPOTS pueden caber en una gota de agua.
La tecnología nanoPOTS original confinó muestras en nanopocillos individuales organizados en una cuadrícula en el chip. Este enfoque redujo la pérdida de muestras en más del 99 por ciento en comparación con otras tecnologías en ese momento.
Como se describe en Comunicaciones de la naturaleza , el diseño del nuevo chip nanoPOTS, llamado N2, aumenta considerablemente la cantidad de pozos por chip a 243 nanopozos en un chip. Se anidan grupos de nueve nanopocillos en cada uno de los 27 grupos del chip.
Con el chip N2, Zhu y sus colegas analizaron alrededor de 100 células de ratón individuales derivadas del pulmón, el sistema inmunitario y el vaso del nódulo linfático axilar. Cuantificaron unas 1500 proteínas en cada célula individual y usaron esta información para clasificar las células en función de la abundancia de proteínas.
"También estamos trabajando para que esta tecnología sea fácil de usar para otros laboratorios", dijo Zhu. El chip N2 se puede fabricar en una sala limpia estándar y utilizamos un sistema comercial de aislamiento de una sola celda para el manejo de líquidos en lugar de un sistema personalizado como antes".
PNNL otorgó recientemente la licencia de las tecnologías nanoPOTS a las empresas de biotecnología SCIENION y Cellenion. Cellenion fabrica el sistema de aislamiento de una sola celda que Zhu y sus colegas usaron con el chip N2.
"El objetivo de esta asociación es combinar sistemas comerciales de manejo de líquidos de precisión con la plataforma nanoPOTS para desarrollar un sistema eficaz para la preparación de muestras para proteómica basada en espectrometría de masas unicelular", dijo Jennifer Lee, gerente de comercialización de PNNL. La nueva tecnología identifica consistentemente las proteínas de una docena de células
