Novel Bioassay System for Single Cells and Cell Biomechanics
- Reference number
- MDB09-0002
- Start and end dates
- 090801-130831
- Amount granted
- 2 100 000 SEK
- Administrative organization
- KTH - Royal Institute of Technology
- Research area
- Life Science Technology
Summary
The first objective of this project is to develop a bioassay system consisting of an active microfluidic device integrated on a microwell plate for high throughput single cell analysis. The expected outcome is a system that allows for 1) analysis of single cell heterogeneity and clonogenic properties, of for example primary tumor cells, related to drug sensitivity with remarkably low number of cells and 2) accurately and precisely dispensing of specific reagents to the different wells in order to treat the cells. This system will contribute to improvements in research competitiveness and medical services by providing fast, reliable, multi-functional, and low-cost single cell analysis compared to conventional biochips. The second objective of this project is to give further functions to the proposed bioassay system that allows for controlled cell adhesion and application of fluid flow to cells cultivated in the microwells. The expected outcome includes a novel cell biomechanical system where cells can attach to the substrate at well-configured adhesion areas and can be exposed to well-controlled fluid flow. This would, on new level, contribute to the knowledge about the mechanical interaction between adherent cells and their extracellular matrix which are known to play a pivotal role in cell organization and functions. This project is based on an ongoing collaboration between the engineering side (Dr. Ohashi’s lab) and the biotechnology side (Dr. Andersson-Svahn’s lab).
Popular science description
Allt eftersom vi lär oss mer om hur biologiska system fungerar så står det klart att det är väldigt viktigt med ett nära samarbete mellan biologi-medicin och teknik. Detta projekt syftar till att utveckla nya miniatyriserade system för att undersöka hur man effektivare kan studera enskilda celler. Dr Toshiro Ohashi på Tohuko Universitetet i Japan kommer att stå för de mer tekniska delarna medan Dr Andersson-Svahn på KTH ansvarar för de biologiska. Dr Ohashi och Dr Andersson Svahn har sedan början av 2007 ett existerande och mycket produktivt samarbete men med mycket begränsad finansiering. Dr Ohashi har spenderat ca 9 månader i Dr Andersson-Svahn’s labb och i juni 2009 anordnar vi ett gemensamt symposium inom Nanobioteknik och biomekanik. Miniatyrisering med hjälp av mikro- och nanoteknik av dagens cell analysmetoder har på den senaste tiden precis börjat utvecklas. Frimärksstora chip av glas, kisel eller plast som rymmer ett eller flera analyssteg blir allt vanligare förekommande både inom industrin och i forskningslaboratorierna. Dessa chip, så kallade lab-on-chips, består oftast av mikrometerstora kanaler och kammare där olika bioanalyser kan utföras. Målet med lab-on-chips är att; minska kostnaden per analys, minimera prov- och reagensmängder, uppnå snabbare analyser etc. Idag finns endast ett begränsat antal chip med mikrometerstora strukturer för cell analys. Det finns idag inga system som möjliggör studier av ett stort antal enskilda celler. Idag när analyser standardmässigt utförs så studerar man miljontalsceller åt gången och tar medelvärdet av deras signaler. På det sättet så förloras stora mängder information eftersom alla celler inte är identiska. Målet med det här forskningsprojektet är att utveckla ett snabbt och noggrant system med hjälp av mikroteknik för studier av enskilda celler ifrån tex. cancersjuka patienter. Detaljerad information om varje cell i provet kan då registreras och på så sätt hoppas vi kunna ge en mer exakt diagnos, tex hur många celler är cancer celler och hur många celler är normala i ett prov. Vi kommer att testa olika läkemedel med hjälp av exakt dispensering inom chippet och förhoppningsvis mer noggrant kunna bestämma vilket läkemedel som passar bäst för olika patienter. I ett delprojekt så kommer vi att studera hur celler reagerar på mekniska impulser som vi med mycket stor precision kan ge cellen. Detta är viktigt för att få en bättre förståelse för hur cellerna är uppbyggda och hur de fungerar.