Os cientistas agora podem selecionar células individuais de uma população que cresce nasuperfÍcie de uma placa de laboratório e estudar seu conteaºdo molecular. Desenvolvida por pesquisadores da Universidade de Toronto, a nova ferramenta permitira¡ um estudo mais profundo de células-tronco e outros tipos de células raros para o desenvolvimento de terapia.

O manãtodo éo primeiro a casar a microscopia celular com as plataformas a´micas para vincular a  sua composição molecular os parametros fa­sicos das células visa­veis a olho nu, como a aparaªncia, a presença de marcadores desuperfÍcie ou contatos canãlula-canãlula .

"Damos ao usua¡rio o poder de obter belas imagens de microscopia de fluorescaªncia para aprender tudo o que pode ser aprendido sobre o crescimento de células in situ e, em seguida, conectar essas informações com o genoma, transcriptoma e proteoma da canãlula", diz Aaron Wheeler, professor de química e biomédica engenheiros do Donnelly Center for Cellular and Biomolecular Research, que liderou o trabalho.

A plataforma édescrita em um artigo publicado hoje na revista Nature Communications .

Batizado de DISCO, de Isolamento microflua­dico digital de células individuais para -Omics, o manãtodo permite aos pesquisadores selecionar células únicas em seu ambiente local e analisar seu conteaºdo com as tecnologias de sequenciamento de DNA e protea­nas para ler o DNA da canãlula (genoma), o RNA dos genes transcritos (transcriptoma) e moléculas de protea­na (proteoma).

O aumento das análises de uma única canãlula nos últimos cinco anos permitiu aos pesquisadores medir dezenas de milhares de moléculas em cada canãlula, transformando sua capacidade de estudar tecidos e órgãos em umnívelgranular. Mas essas abordagens perdem informações importantes sobre as caracteri­sticas físicas das células e o ambiente local porque as células devem ser colocadas em suspensão e separadas umas das outras antes da análise.

"Ha¡ uma revolução acontecendo agora com a´micas de canãlula única", disse Wheeler, que éo Canada¡ Research Chair in Microfluidic Bioanalysis. "Mas eu encontrei pessoas que ficaram desapontadas porque não foram capazes de capturar informações fenotipicas sobre a canãlula em seu ambiente in situ."

"E eu pensei que podera­amos encontrar uma maneira de selecionar células especa­ficas dessa população e analisa¡-las", diz ele.

O DISCO écomposto por um microsca³pio equipado com um laser de alta frequência e um chip microflua­dico para coleta de material celular. O microsca³pio permite ao usua¡rio obter imagens detalhadas da canãlula-alvo antes de direcionar o laser sobre ela. A energia do laser faz com que uma pequena bolha se forme e estale na proximidade da canãlula, rompendo sua membrana e lana§ando seu conteaºdo em uma gota no chip microflua­dico, de onde érecuperado para sequenciamento molecular.

 

"Nossa plataforma se concentra nos metadados que vocêperde quando faz a suspensão de uma única canãlula, coisas como a posição da canãlula, quais eram suas propriedades morfola³gicas, quem eram seus vizinhos? Essas são todas as coisas que podemos capturar antes de fazer o sequenciamento de uma única canãlula, "diz Erica Scott, um pa³s-doutorado no laboratório que liderou o trabalho junto com dois Ph.D. alunos do laboratório, Julian Lamanna e Harrison Edwards.

“Atéonde sabemos, esta éa única plataforma que pode levar células em cultura e fazer esse tipo de coisa”, diz ela.

Em experimentos de prova de princa­pio, os pesquisadores demonstraram a capacidade do DISCO de relacionar fielmente os dados a´micos a células cancerosas do cérebro de humanos e ratos individuais que foram cultivadas lado a lado.

Mas as descobertas também evidenciaram a extensão em que os contatos entre as células podem influenciar seus estados moleculares. A expressão de impressionantes 5.000 genes de camundongo - cerca de um quinto do genoma - foi alterada em células individuais de camundongo que haviam sido cercadas por células humanas em vez de seus pra³prios parentes.

As descobertas podem ter implicações importantes para muitos laboratórios que buscam obter uma melhor compreensão do tecido humano sauda¡vel e doente, como tumores, cultivando-os em camundongos para que possam ser estudados em um ambiente de corpo inteiro. Se a expressão do gene for afetada de forma semelhante no enxerto humano, essasmudanças podem ter ramificações para o desenvolvimento do tratamento, disse Wheeler.

Felizmente, o DISCO pode em breve oferecer uma janela para as células em seu ambiente natural, enquanto os pesquisadores estãotrabalhando para adapta¡-lo a  análise de fatias de tecido. Seu objetivo final éaplicar DISCO ao estudo de tipos de células raros, como células- tronco , cujo potencial regenerativo éem grande parte regulado por seu ambiente imediato, para ajudar no avanço de novas terapias.