Enfoque microfluídico para resolver la secreción simultánea y secuencial de citocinas de células polifuncionales individuales
March 8th, 2024
El protocolo describe una plataforma microfluídica avanzada para medir cuantitativamente la dinámica de secreción de citocinas de células mononucleares individuales de sangre periférica humana. La plataforma mide hasta tres citocinas en paralelo (IL-6, TNFα e IL-1β) para cada célula individual estimulada con lipopolisacárido como ejemplo.
En este proyecto, nos centramos en el desarrollo y aplicación de nuevas estrategias analíticas, que permiten el análisis directo, cuantitativo y profundo de las funcionalidades celulares a resolución de una sola célula. Por lo tanto, al ir más allá de la medición pura de un punto de datos, nuestro objetivo es comprender y explotar mejor esta multifuncionalidad, que proviene de respuestas complejas en el huésped y en el tejido. Obtener una comprensión integral de estas funcionalidades es complejo, difícil y requiere enfoques interdisciplinarios.
Por lo tanto, uno de los desafíos en este contexto es garantizar que el rango dinámico del desarrollo del ensayo sea el adecuado para capturar la cantidad y la dinámica de una proteína secretada, que puede variar mucho entre muestras, preparaciones y tejidos. La interrupción en la regulación de la respuesta inmunitaria puede inducir diversos trastornos, que conducen a una fiebre leve o a una complicación potencialmente mortal. Yendo más allá de las mediciones tradicionales de puntos finales, propusimos medir directamente la desregulación y la activación de las células inmunitarias de forma dinámica a nivel de una sola célula para obtener información adicional.
Por lo tanto, las citocinas generalmente se detectan en un punto de tiempo específico como una concentración en el sobrenadante o concentración de células activadas. Medición masiva directa para cuantificar la secreción de cada célula individual, enmascarando la heterogeneidad celular que, como medidas de punto final, no distingue entre secreción simultánea y secundaria. Pasando por alto el aspecto dinámico de la respuesta, la funcionalidad celular completa se refiere a la capacidad de una célula inmunitaria para secretar múltiples citocinas simultáneamente.
Esto les permite, por ejemplo, afinar su respuesta frente a las amenazas y medir esta polifuncionalidad de forma dinámica, lo que significa que con el tiempo pueden dar una visión más amplia de los diferentes matices de una respuesta inmunitaria.
Visión general
Este estudio presenta una plataforma microfluídica avanzada diseñada para medir cuantitativamente la dinámica de secreción de citocinas a nivel de célula única. La plataforma permite la medición simultánea de tres citocinas (IL-6, TNF伪, e IL-1尾) de células mononucleares de sangre periférica humana individuales estimuladas con lipopolisacárido.
Componentes clave del estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Inmunología
- Microfluidos
Antecedentes
- Entender la dinámica de las citocinas es crucial para obtener información sobre las respuestas inmunes.
- Los métodos tradicionales a menudo pasan por alto la heterogeneidad celular y las respuestas dinámicas.
- El análisis a nivel de célula única proporciona una comprensión más profunda de la funcionalidad de las células inmunes.
- La alteración en la regulación inmune puede conducir a varios trastornos.
Propósito del estudio
- Desarrollar un método para la medición en tiempo real de la secreción de citocinas a nivel de célula única.
- Capturar el rango dinámico de la secreción de citocinas en diferentes muestras.
- Mejorar la comprensión de la polifuncionalidad de las células inmunes.
Métodos utilizados
- Diseño de chip microfluídico para análisis a nivel de célula única.
- Uso de nanopartículas funcionalizadas para la detección de citocinas.
- Control dinámico del flujo para establecer una producción estable de gotas.
- Medición cuantitativa de la secreción de citocinas a lo largo del tiempo.
Principales resultados
- La plataforma mide exitosamente la secreción de citocinas de células individuales.
- Se logró la detección simultánea de múltiples citocinas.
- El análisis dinámico reveló información sobre las respuestas de las células inmunes.
- Los resultados indican la importancia de las mediciones a nivel de célula única en inmunología.
Conclusiones
- La plataforma microfluídica desarrollada es una herramienta valiosa para la investigación inmunológica.
- El análisis a nivel de célula única puede proporcionar información crítica sobre el comportamiento de las células inmunes.
- Este enfoque puede conducir a una mejor comprensión de los trastornos relacionados con el sistema inmunológico.
Preguntas frecuentes
Chapters in this video
0:00
Introduction
2:04
Observation Chamber Fabrication for Imaging Single‐Cell Suspensions and Magnetic Nanoparticles
3:50
Preparation of Functionalized Magnetic Nanoparticles for Time‐Resolved Fluorescent Imaging
5:33
Encapsulation of the Cells and Nanoparticles into Droplets for Fluorescent Imaging
