Back to homepage utwente.nl
Karakterisatie en optimalisatie van een electrofusie chip
Elektrische velden spelen de laatste jaren een belangrijke rol in zowel de cellulaire als moleculaire biologie als ook de geneeskunde. Vooral het elektrofuseren van cellen is een belangrijk middel voor cel modificatie en het onderzoeken van elektrisch geïnduceerde veranderingen in de celmembraan2-4. Hierbij worden twee cellen dicht bij elkaar gebracht en krijgen dan een of meerdere korte DC pulsen van hoge intensiteit. Als gevolg ontstaan er poriën in het celmembraan en zullen de twee cellen fuseren. De gevormde hybridoma’s hebben na fusie dan ‘the best of both worlds’: 1. Oneindige celdeling 2. Antilichaamproductie. Dit antilichaam kan dan o.a. voor therapeutische doeleinden gebruikt worden. Met de huidige elektrofusie-technieken in fusiekamers is het mogelijk om B-cellen met kankercellen te fuseren, echter de fusie-efficiëntie is vrij laag, dat wil zeggen dat er weinig hybridoma’s gevormd worden. Lab-on-a-chip systemen kunnen deze fusie-efficiëntie sterk verbeteren.
Het uiteindelijke doel van dit project is de ontwikkeling van een high-throughput systeem dat B- en kankercellen fuseert met hoge efficiëntie. Daarnaast zal deze chip ook worden uitgebreid met kweekmogelijkheden voor de gecreëerde hybridoma’s, evenals een sorteer module, zodat de juiste B-cellen voor elektrofusie geselecteerd worden. Figuur 1 laat de eerste concepten van twee elektrofusie chips zien bestaande uit glas en PDMS.
Figuur 1: Schematische representatie van de twee elektrofusie chips, de groene structuren vertegenwoordigen de Pt elektrodes en de blauwe structuren representeren kanalen. Hydrodynamisch trappen van cellen in een PDMS-glas chip (links). Trap array voor simultaan trappen en fuseren van 800 celparen (rechts).
Experimenten zijn gebaseerd op het testen, karakteriseren en optimaliseren van een electrofusie chip. Eerst zul je met standaard cellijnen werken en vervolgens met geïsoleerde B-cellen en kankercellen. Om fusie tussen de twee cellen te visualiseren worden fluorescente kleuringen gebruikt. Zodat transport van de kleuring als gevolg van electroporatie en de daarop volgende fusie tussen twee cellen worden waargenomen.
Daarbij is het belangrijk om goed inzicht te verkrijgen in hoe een electrofusie chip werkt, dus kunnen er simulaties worden uitgevoerd (figuur 1). Je moet hierbij denken aan de volgende vragen: Wat is het verloop van de elektrische veldlijnen? Wat gebeurt er met het elektrisch profiel als cellen in de traps zitten? Het kan dus goed zijn dat door jouw experimenten en modulaties het concept zal moeten worden aangepast, zodat de chip beter werkt. Je bent hier geheel vrij in. Kortom, het is een gevarieerde opdracht aan waarbij je veel zult leren over verschillende vakgebieden!
Ben je geïnteresseerd en wil je graag een keer de multidisciplinaire omgeving van de onze Lab-on-a-Chip groep ervaren, neem dan contact op via mijn e-mail adres:
Contact informatie
Evelien Kemna
e.w.m.kemna@ewi.utwente.nl
1. Skelley, A. M., O. Kirak, et al. Nature Methods Microfluidic control of cell pairing and fusion. 2009
2. A. Valero. Thesis: Single cell electroporation on chip. ISBN 90-365-2416-4, 2006
3. D.C. Chang, B.M. Chassy, J.A. Saunders. Guide to electroporation and electrofusion. San Diego: Academic Press 1992
4. E. Neumann, A.E. Sowers, C.A. Jordan. Electroporation and electrofusion in cell biology. New York: Plenum Press 1989
