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Credito: dra_schwartz/Getty Images

Di Gail Dutton

L'elettroporazione è un metodo consolidato per rimuovere le cellule indesiderate da campioni cellulari eterogenei, estrarre componenti cellulari e trasportare molecole attraverso le membrane cellulari. Mirare a singole cellule, tuttavia, richiede tecnologie di presmistamento o a singola cellula e spesso danneggia le cellule.

Al contrario, in uno studio di prova, i ricercatori dell’Istituto Fraunhofer per la terapia cellulare e l’immunologia hanno dimostrato di poter elettroporare cellule predeterminate identificate in tempo reale sulla base dell’analisi microscopica di alta qualità delle cellule fluorescenti. I vantaggi derivanti dall’applicazione di campi elettrici altamente localizzati piuttosto che dall’elettroporazione di massa sono un maggiore controllo e riproducibilità.

Il team, guidato da Michael Kirschbaum, PhD, responsabile del gruppo di elaborazione cellulare microfluidica e analisi cellulare, ha colorato le cellule bersaglio di 10 µm di diametro con fluorescenza verde e le cellule non bersaglio con fluorescenza blu. Le loro piccole dimensioni consentivano di filtrare selettivamente le singole cellule, purché anche la distanza tra le cellule fosse di almeno 50 µm. Dopo la porazione, le cellule sono state lavate dal chip e raccolte in una piastra da 96 pozzetti.

Questo metodo ha raggiunto una specificità superiore al 90%, un tasso medio di porazione superiore al 50% e una produttività fino a 7.200 cellule all'ora. La portata massima teorica è di circa 18.000 cellule all'ora. In termini di sensibilità, impulsi di elettroporazione più forti hanno portato a tassi di porazione migliori. Sfortunatamente, gli impulsi più forti diminuiscono la vitalità cellulare. Dopo tre giorni, quasi il 20% delle cellule pulsate a 9 kV/cm-1 erano vitali, rispetto a circa il 40% a 7 kV/cm-1 e il 90% a 5 kV/cm-1.

Le prestazioni del chip sono diminuite nel tempo, riporta il giornale. “Di solito, usavamo ciascun chip per tre esperimenti, con un totale di circa 20.000 cellule processate”, hanno detto a GEN Kirschbaum e il primo autore Felix Pfisterer, ingegnere diplomato.

Gli scienziati hanno affermato che stanno prendendo in considerazione una versione usa e getta dei chip microfluidici, contemplando anche modi per aumentarne la durata. Le opzioni possono includere “l’aumento dello spessore dell’elettrodo di porazione, l’applicazione di rivestimenti protettivi o l’ottimizzazione della forma dell’impulso per ottenere i massimi effetti di porazione alla tensione più bassa”.

Si potrebbero progettare esperimenti futuri "dimostrando la capacità del sistema di trasfezione cellulare o di estrazione di materiale intracellulare con risoluzione di singola cellula", hanno osservato Kirschbaum e Pfisterer, aggiungendo che questo metodo è semplice ed economico e utilizza principalmente apparecchiature standardizzate. Può essere facilmente parallelizzato e gestire più tipi di target cellulari, hanno aggiunto.

Prima che possa essere commercializzato, hanno detto, è necessaria l’ottimizzazione. Ciò include l’aumento della produttività e l’adattamento del metodo per consentire la sterilizzazione, nonché il ridimensionamento delle linee di produzione.