Des chercheurs de l’Institut Qingdao de la technologie de la bioénergie et des bioprocédés (QIBEBT) de l’Académie chinoise des sciences (CAS) ont proposé une nouvelle technologie, appelée système de criblage de piscine et d’isolement à cellule unique assisté par pincettes optiques (OPSI), qui atteint 99,7 % pureté du tri des cellules cibles, le tout en temps réel.
L’étude a été publiée dans Laboratoire sur puce le 29 novembre.
Les méthodes actuelles de tri cellulaire ne peuvent pas trier efficacement les cellules de différentes tailles tout en maintenant leur viabilité pour les tests futurs. Par rapport aux méthodes actuellement utilisées, la technologie OPSI réduit les coûts et les ressources consommées. Cela permet également de gagner du temps, ce qui est de la plus haute importance lorsqu’il s’agit de cellules anormales ou d’agents pathogènes.
Imaginez une pince à épiler ordinaire : elle est utilisée pour saisir de petits objets souvent indésirables, comme un cheveu égaré ou une écharde. Une pince à épiler optique utilise cette même idée, mais au lieu d’un objet métallique, c’est un laser hautement focalisé qui peut tenir, manipuler et déplacer l’objet souhaité, qui dans ce cas sont les cellules cibles.
Pouvoir prélever ou « épiler » certaines cellules est utile lorsqu’il s’agit de cellules cancéreuses ou d’autres cellules cibles et d’agents pathogènes qui doivent être étudiés plus avant. Cette pince optique est utilisée sur un pool de cellules confinées dans une puce microfluidique, qui est généralement une lame de verre avec des microcanaux moulés dans le matériau. Une fois la cellule cible identifiée (généralement par fluorescence ciblée, imagerie Raman ou microscopie à fond clair), elle peut facilement être conditionnée dans une microgouttelette et exportée de manière « à une cellule et à un tube » pour une amplification et une analyse ultérieures.
« Le tri en temps réel des cellules cibles basé sur l’image d’une manière indexée avec précision est souhaitable pour le séquençage ou la culture de cellules humaines ou microbiennes individuelles directement à partir d’échantillons cliniques ou environnementaux, cependant, la polyvalence des méthodes existantes est limitée car elles ne sont généralement pas largement applicables à toutes les tailles de cellules », a déclaré Xu Teng, premier auteur de l’article du Single-Cell Center de QIBEBT.
Un mélange de test artificiel de protéine fluorescente verte (GFP) E. coli, d’E. coli non GFP et de levure a été chargé sur la puce dans un rapport 1:1:1, et rapidement les bactéries GFP et la levure ont été séparées.
Pour tester davantage l’efficacité de cette méthode, un mélange utilisant seulement 0,1 % de la GFP E. coli a été utilisé, et les cellules fluorescentes ont été facilement détectées et isolées au milieu d’un mélange d’autres cellules de différentes tailles.
« L’isolement précis et le large spectre de tailles de cellules pouvant être manipulées à l’aide d’OPSI permettent non seulement une acquisition facile des cellules cibles, mais peuvent également réduire considérablement le volume requis pour étudier l’échantillon », a déclaré le co-premier auteur Li Yuandong, ingénieur chez Single -Centre Cellulaire de QIBEBT. L’isolement et la capture des cellules cibles dans des microgouttelettes maintiennent également une haute qualité des informations de la cellule, permettant de détecter davantage de gènes tout en minimisant les ressources nécessaires. « Ceci est particulièrement important lorsqu’il s’agit d’échantillons rares ou petits qui peuvent facilement être entièrement consommés en un seul test, ce qui peut même ne pas maintenir la qualité de l’échantillon. »
« En tirant parti de l’imagerie à champ large plutôt que de détecter des cellules individuelles une par une dans un flux fluide, la reconnaissance de la cellule cible peut être très rapide », a déclaré l’auteur co-correspondant, le professeur Xu Jian, du Single-Cell Center de QIBEBT. « OPSI atteint également une pureté de tri des cellules cibles > 99,7 % et une vitesse multipliée par 10 de 10 à 20 cellules/min. »
L’introduction de la reconnaissance automatique basée sur l’intelligence artificielle dans cette méthode de puce OPSI, ainsi que des étapes de manipulation automatiques, pourrait encore augmenter le débit et élargir considérablement l’utilisation de cette technologie, selon le professeur Ma Bo du Single-Cell Center de QIBEBT, qui a dirigé l’étude.
Plus d’information:
Teng Xu et al, Isolement, culture et séquençage unicellulaires polyvalents, faciles et peu coûteux par criblage en piscine assisté par pincettes optiques, Laboratoire sur puce (2022). DOI : 10.1039/D2LC00888B