Análisis unicelular
En el campo de la biología celular , el análisis unicelular es el estudio de la genómica , la transcriptómica , la proteómica , la metabolómica y las interacciones célula-célula a nivel de una sola célula. [1] [2] [3] Debido a la heterogeneidad observada en las poblaciones de células eucariotas y procariotas, el análisis de una sola célula permite descubrir mecanismos que no se observan al estudiar una población de células en masa. [4] Tecnologías como la clasificación de células activadas por fluorescencia(FACS) permiten el aislamiento preciso de células individuales seleccionadas de muestras complejas, mientras que las tecnologías de partición de células individuales de alto rendimiento, [5] [6] [7] permiten el análisis molecular simultáneo de cientos o miles de células individuales sin clasificar; esto es particularmente útil para el análisis de la variación del transcriptoma en células genotípicamente idénticas, lo que permite la definición de subtipos de células que de otro modo serían indetectables. El desarrollo de nuevas tecnologías está aumentando nuestra capacidad para analizar el genoma y el transcriptoma de células individuales, [8] así como para cuantificar su proteoma y metaboloma . [9] [10] [11]Las técnicas de espectrometría de masas se han convertido en importantes herramientas analíticas para el análisis proteómico y metabolómico de células individuales. [12] [13] Los avances recientes han permitido cuantificar miles de proteínas en cientos de células individuales, [14] y, por lo tanto, posibilitan nuevos tipos de análisis. [15] [16] La secuenciación in situ y la hibridación in situ con fluorescencia (FISH) no requieren que las células estén aisladas y se utilizan cada vez más para el análisis de tejidos. [17]
Muchas técnicas de análisis unicelulares requieren el aislamiento de células individuales. Los métodos que se utilizan actualmente para el aislamiento de células individuales incluyen: clasificación digital dielectroforética, digestión enzimática, FACS , trampas hidrodinámicas, microdisección de captura láser , selección manual, microfluidos , micromanipulación , dilución en serie y pinzas Raman.
La recolección manual de células individuales es un método en el que las células en suspensión se observan bajo un microscopio y se seleccionan individualmente con una micropipeta . [18] [19] Las pinzas Raman son una técnica en la que la espectroscopia Raman se combina con pinzas ópticas , que utilizan un rayo láser para atrapar y manipular células. [20]
El método de clasificación digital dielectroforético utiliza una matriz de electrodos controlados por semiconductores en un chip de microfluidos para atrapar células individuales en jaulas dielectroforéticas (DEP). La identificación celular está asegurada por la combinación de marcadores fluorescentes con la observación de imágenes. La entrega de precisión está garantizada por el movimiento controlado por semiconductores de las jaulas DEP en la celda de flujo.
El desarrollo de biochips microfluídicos basados en la hidrodinámica ha ido en aumento a lo largo de los años. En esta técnica, las células o partículas quedan atrapadas en una región particular para el análisis de una sola célula (SCA), generalmente sin ninguna aplicación de campos de fuerza externos como ópticos, eléctricos, magnéticos o acústicos. Existe la necesidad de explorar los conocimientos de SCA en el estado natural de la célula y el desarrollo de estas técnicas es muy esencial para ese estudio. Los investigadores han destacado el vasto campo potencial que debe explorarse para desarrollar dispositivos de biochip que se adapten a las demandas del mercado/investigador. La microfluídica hidrodinámica facilita el desarrollo de aplicaciones pasivas de laboratorio en chip. Una última revisión da cuenta de los últimos avances en este campo, junto con sus mecanismos, métodos y aplicaciones. [21]
El método de clasificación digital dielectroforético utiliza una matriz de electrodos controlados por semiconductores en un chip de microfluidos para atrapar células individuales en jaulas dielectroforéticas (DEP). La identificación celular está asegurada por la combinación de marcadores fluorescentes con la observación de imágenes. La entrega de precisión está garantizada por el movimiento controlado por semiconductores de las jaulas DEP en la celda de flujo.
