คัดกรองแท่นดัก ภาพ และดึงแบคทีเรียตัวเดียว

การเพาะเลี้ยงแบคทีเรียมีความหลากหลายสูง โดยแบคทีเรียแต่ละชนิดมีความแตกต่างกันอย่างมาก และเนื่องจากไม่ยุติธรรมที่จะทาน้ำมันดินทุกคนด้วยแปรงชนิดเดียวกัน นักวิจัยกำลังมองหาเครื่องมือที่จะตรวจสอบคุณสมบัติของเซลล์แต่ละเซลล์ อันที่จริง การศึกษาเซลล์ทีละเซลล์มีประโยชน์อย่างยิ่งในการทำความเข้าใจพลวัตและพฤติกรรมของประชากรเซลล์

อย่างไรก็ตาม การค้นหาและศึกษาแบคทีเรีย

แต่ละตัวเมื่อเวลาผ่านไปนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย เทคนิคเซลล์เดียวส่วนใหญ่มาพร้อมกับการแลกเปลี่ยนที่ไม่พึงปรารถนา: พวกเขาสามารถวัดเซลล์เดี่ยวจำนวนมากในกรอบเวลาอันสั้นแต่ละอัน หรือติดตามเซลล์น้อยลงในช่วงเวลาที่นานขึ้น การเลือกและดึง “สิ่งแปลกปลอม” เพื่อการวิเคราะห์ต่อไปนั้นยากยิ่งกว่า

การศึกษาล่าสุดโดยScott Luroและเพื่อนร่วมงานจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดรายงานเกี่ยวกับเครื่องมือใหม่ที่เอาชนะการแลกเปลี่ยนนี้ ทีมวิจัยได้ใช้อุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิกที่เรียกว่าเครื่องแม่เพื่อกำหนดตำแหน่งแบคทีเรียหลายพันตัวในช่องด้วยกล้องจุลทรรศน์ เมื่อแบคทีเรียตัวเดียวที่เรียกว่าเซลล์แม่เข้าสู่ช่องทางใดช่องหนึ่ง การเจริญเติบโตของมันถูกจำกัดให้อยู่ในทิศทางเดียว 

เพื่อให้เซลล์ลูกสาวสามารถแสดงลักษณะเฉพาะด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบหน่วงเวลาในหลายชั่วอายุคน การสังเกตที่ใช้เวลานานดังกล่าวจับความแตกต่างระหว่างเซลล์ต่อเซลล์แบบไดนามิก ในขณะที่ให้ข้อมูลที่เพียงพอในการหาปริมาณลักษณะของแบคทีเรียได้อย่างน่าเชื่อถือ (ลักษณะที่เรียกว่าฟีโนไทป์ เช่น รูปร่าง อัตราการเติบโต หรือพฤติกรรม)

หลังจากกระบวนการคัดกรองในระยะยาว ตัวดักแสงภายนอกสามารถดักจับแบคทีเรียที่ต้องการได้โดยใช้ลำแสงเลเซอร์พลังงานต่ำที่โฟกัสเพื่อดึงดูดแบคทีเรียในจุดโฟกัสด้วยเลเซอร์ ซึ่งช่วยให้การขนส่งเซลล์ไปยังช่องทางการรวบรวมแบบขนานที่สองได้อย่างปลอดภัย จากที่นี่ แบคทีเรียเดี่ยวจะถูกชะล้างออกจากเศษและรวบรวมเพื่อการวิเคราะห์เพิ่มเติม เช่น การจัดลำดับจีโนมหรือการชุบ กระบวนการนี้ทำให้นักวิจัยสามารถเชื่อมโยงฟีโนไทป์ที่สังเกตได้เฉพาะบนชิปกับต้นกำเนิดของจีโนม

Luro ผู้เขียนนำและนักศึกษาระดับบัณฑิต

ศึกษาของ Johan Paulsson Labที่ Harvard กล่าวว่า “เครื่องแม่ช่วยให้สามารถวัดเชิงปริมาณและวิเคราะห์ปรากฏการณ์ทางชีววิทยาที่ละเอียดอ่อนแต่มีความสำคัญ ได้หลายอย่าง “เครื่องมือที่เราสร้างขึ้นได้เปลี่ยนแพลตฟอร์มการถ่ายภาพอันทรงพลังนี้ให้กลายเป็นอุปกรณ์คัดกรอง ด้วยความสามารถในการรวบรวมเซลล์ที่น่าสนใจแต่ละเซลล์ที่มีชีวิตอย่างหมดจด”

การคัดกรองจุลินทรีย์ในวงกว้าง

ในชุดการทดลองพิสูจน์หลักการ นักวิจัยได้สร้างการเพาะเลี้ยงเชื้อจุลินทรีย์จำลองที่มีประชากรย่อยที่มีป้ายกำกับสามกลุ่มผสมกันในประชากรกลุ่มใหญ่ของแบคทีเรียที่ไม่ได้ติดฉลากเพื่อจำลองการตรวจคัดกรอง ประชากรชนกลุ่มน้อยทั้งสามแสดงฟีโนไทป์ที่แตกต่างกันไป: พวกเขาเป็นแบคทีเรียเรืองแสงที่เปล่งแสงสีแดง สีเหลือง หรือสีฟ้า หลังจากเพาะเลี้ยงเป็นเวลา 24 ชั่วโมง ทีมงานได้แยกแบคทีเรียที่มีสีต่างกันสามตัว ล้างออกจากชิปและชุบเพื่อพิสูจน์ความสำเร็จในการแยกแบคทีเรียออกจากประชากรย่อยแต่ละกลุ่ม

ในการทดลองชุดที่สอง ทีมวิจัยได้ศึกษาออสซิลเลเตอร์ของยีนสังเคราะห์ กล่าวคือ ระบบที่ผลิตโปรตีนบางชนิดเป็นระยะๆ ซึ่งเกิดจากการดัดแปลงพลาสมิดของแบคทีเรียโดยเจตนาและเฉพาะ ข้อกำหนดที่สำคัญสำหรับการศึกษาคือการถ่ายภาพระยะยาวเพื่อวัดแอมพลิจูดและเฟสของการแกว่งอย่างแม่นยำ ซึ่งชิปที่พัฒนาขึ้นใหม่เป็นเครื่องมือที่สมบูรณ์แบบ นอกจากนี้ ขนาดใหญ่ของประชากรที่คัดกรองแล้วทำให้สามารถสำรวจคุณสมบัติการสั่นจากตัวแปรทางพันธุกรรมต่างๆ ได้มากมาย คุณลักษณะเหล่านี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถวัดและออกแบบเครื่องกำเนิดสัญญาณยีนแบบเป็นระยะ ๆ ที่เป็นที่รู้จักมากที่สุดได้อย่างน่าเชื่อถือ

เครื่องมือใหม่สำหรับการตรวจคัดกรอง

พันธุกรรมอย่างมีประสิทธิภาพวิธีการที่พัฒนาโดย Luro และเพื่อนร่วมงานมีศักยภาพในการใช้งานมากมาย ความสามารถในการคัดกรองฟีโนไทป์จำนวนมาก ระบุสิ่งที่น่าสนใจ และเชื่อมโยงอย่างแน่นหนากับจีโนไทป์ของพวกมัน อาจเป็นรากฐานที่สำคัญของกระบวนการคัดกรองทางพันธุกรรมแบบใหม่ นอกจากนี้ อุปกรณ์ดังกล่าวยังช่วยให้ดำเนินการคัดกรองในระดับเซลล์เดียวได้

“เราเชื่อว่าแพลตฟอร์มการคัดกรองนี้อาจมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการสร้างเซลล์ ‘ผู้ออกแบบ’ ที่ออกแบบมาเพื่อทำหน้าที่ที่ซับซ้อน เนื่องจากมีการรวบรวมตัวแปรที่มีประสิทธิภาพสูงสุดที่มีอยู่จริง สิ่งนี้หลีกเลี่ยงความจำเป็นในการสร้างสายพันธุ์ใหม่ ซึ่งจำเป็นสำหรับวิธีการที่คล้ายกัน ซึ่งอาศัยบาร์โค้ดแบบ in situ ” Luro อธิบาย “เรายังมองข้ามจุลินทรีย์และเริ่มปรับชิปของเราเพื่อการเพาะเลี้ยงและแยกเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ซึ่งดูมีแนวโน้มดี”

ในทางกลับกัน วิธีการนี้ทำให้ผู้ใช้สามารถดักจับและติดตามสายเลือดของแบคทีเรียนับพัน จากนั้นดึงแบคทีเรียตัวเดียวออกจากชิป ไม่ว่าจะเป็นค่าผิดปกติทางฟีโนไทป์ การกลายพันธุ์ที่เฉพาะเจาะจง หรือแบคทีเรียที่คุณชอบ

ทีมนักวิจัยจากNanoRobotics Laboratoryที่ Polytechnique Montréal ได้สาธิตเทคนิคใหม่ที่ใช้ขอบเขตขอบของเครื่องสแกน MRI ทางคลินิกเพื่อเปิดใช้งานการนำทางด้วยหุ่นยนต์ของเครื่องมือที่ผูกไว้ในบริเวณหลอดเลือดลึก แนวทางนี้อาจนำไปสู่การปรับปรุงขั้นตอนทางการแพทย์จำนวนมากในวันหนึ่ง ซึ่งรวมถึงศัลยกรรมประสาทเพื่อรักษาภาวะหลอดเลือดโป่งพอง ( Science Robotics 10.1126/scirobotics.aax7342 )

เทคนิคการบุกเบิกซึ่งเรียกว่า fringe field navigation (FFN) ใช้แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดของเครื่องสแกน MRI เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กแรงสูงที่ดึงสายสวนขนาดเล็กที่หุ้มด้วยปลายแม่เหล็กรูปสปริงผ่านโครงสร้างหลอดเลือดที่ซับซ้อน ทีมงานได้แสดงให้เห็นว่าเครื่องมือดังกล่าวสามารถเดินทางผ่านบริเวณที่แคบและซับซ้อนในคอและหลอดเลือดสมองของสุกรมีชีวิตได้สำเร็จ ซึ่งไม่สามารถเข้าถึงได้สำหรับขั้นตอนแบบแมนนวลและแพลตฟอร์มแม่เหล็กที่มีอยู่

การวางตำแหน่งหุ่นยนต์ของตารางสอบ (มารยาท: Azizi et al Sci. Robot. 4 eaax7342)

ในฐานะผู้เขียนร่วม Arash Azizi ผู้ช่วยวิจัยระดับบัณฑิตศึกษาที่ Polytechnique Montréal อธิบายว่าเส้นของสนามแม่เหล็กนี้กระจายอยู่รอบสแกนเนอร์ และผู้ผลิตมักใช้เทคนิคการส่องแสงเพื่อเพิ่มความลาดเอียงที่ทางเข้าอุโมงค์เพื่อให้สนามเร่ร่อนหรือที่เรียกว่าขอบสนามจะสลายตัวเร็วขึ้นเมื่ออยู่ไกลจากเครื่องสแกน

Credit : zakopanetours.net ianwalk.com immergentrecords.com imperialvalleyusbc.org inmoportalgalicia.net iranwebshop.info ispycameltoes.info italiapandorashop.net jpjpwallet.net l3paperhanging.org