Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Công nghệ mới xác định các protein bên trong lượng lớn tế bào (25/12/2018)

Kho dự trữ thông tin về protein - những dữ liệu lớn nhất từng được thu thập từ một tế bào - mang lại cho các nhà khoa học một cái nhìn rõ ràng nhất của họ về diễn biến hoạt động của protein bên trong tế bào. Mới đây, các nhà khoa học đã phát triển một nền tảng xử lý được điều khiển bằng robot giúp cải thiện đáng kể quy trình phân tích thông tin của các loại protein trong khi giảm thiểu hơn hai độ khuếch đại số lượng tế bào cần thiết.

Hợp nhất vi chất lỏng và robot, các nhà khoa học đã phát triển một nền tảng lấy mẫu mới cung cấp những hiểu biết chưa từng có về protein trong tế bào người, động vật và thực vật. Ảnh: Bộ năng lượng Hoa Kỳ

Công nghệ mới có tên gọi là nanoPOTS (Nanodroplet Processing in One Pot for Trace Samples), cho phép các nhà khoa học xác định hơn 3.000 loại protein từ ít nhất 10 tế bào trong khi con số này trong các nghiên cứu trước đây lên tới hàng ngàn tế bào. "Kỹ thuật phân tích mới giúp xác định các nguồn năng lượng sạch mới". Nó được xem là chìa khóa bí mật mở cánh cổng cho khả năng phát triển nền sản xuất nông nghiệp bền vững đặc biệt là trong giai đoạn hạn hán kéo dài. Bên cạnh đó, nó cũng giúp xác định các dấu hiệu bệnh tiểu đường và ung thư.

Các nhà khoa học tại EMSL, Phòng thí nghiệm khoa học phân tử môi trường, đã phát triển nền tảng công nghệ nanoPOTS có khả năng đo lường các protein trong một lượng nhỏ chất liệu gần như không thể tưởng tượng được, giúp giảm thiểu tổn thất mẫu tế bào cũng như mở rộng quy mô khoa học về phân tích sinh học. Trước khi nanoPOTS ra đời, quá trình thu thập và phân phối mẫu tồn tại rất nhiều hạn chế và các nhà khoa học thường mất một số bước xử lý để chuẩn bị cho quá trình phân tích. Cụ thể, một phần nhỏ mẫu được dán vào các lọ nhỏ, trong đó, các nhà nghiên cứu sẽ trộn lẫn mẫu với các thuốc thử phản ứng và chuyển vật liệu được chuẩn bị sẵn từ ống nghiệm này sang ống nghiệm khác, từ lọ này sang lọ khác và dụng cụ phân tích. Chính điều này dẫn đến tổn thất mẫu khi một số mẫu có thể bị mất ở một giai đoạn nào đó. Và cũng chính vì sợ bị tổn thất mẫu nên việc phân tích thường được bắt buộc thực hiện với hàng nghìn mẫu tế bào, dẫn đến mất thông tin dữ liệu về cách thức các tế bào được tổ chức trong hệ thống sinh học. Kết quả là việc sử dụng các phép đo để giải quyết các vấn đề về năng lượng, môi trường và sức khỏe bị hạn chế nghiêm trọng.

Nền tảng nanoPOTS mới sử dụng các bản kính mang vật thủy tinh có hoa văn với "các dây nano", cho phép tất cả các quá trình xử lý mẫu được thực hiện bằng robot với một giọt chất lỏng chỉ nhỏ hơn một phần mười nghìn của một thìa cà phê. Việc giảm thiểu 99,5% diện tích bề mặt của các dây nano (so với ống ly tâm) giúp giảm thiểu, giải quyết vấn đề tổn thất mẫu và cho phép phân tích các loại protein trong ít nhất là một ô đơn lẻ để mang lại kết quả cụ thể. Trong nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí Nature Communications, các nhà khoa học đã khai thác NanoPOTS sử dụng phổ kế khối lượng cực nhỏ của Orbit tại EMSL, một cơ sở sử dụng khoa học của Bộ Năng lượng, đồng thời, hợp tác với trường Đại học Florida để xác định sự khác biệt giữa protein bên trong cơ thể một người khỏe mạnh và bệnh nhân tiểu đường.

Nhóm nghiên cứu khẳng định: công nghệ mới cho phép họ xác định khoảng 2.400 protein trong tế bào của một lớp mô, do đó, có thể được sử dụng cho các ứng dụng lâm sàng cũng như các nghiên cứu khoa học khác.

Nguồn: P.K.L (NASATI)/www.vista.gov

Cập nhật: 06/12/2018