Molti di noi si saranno ritrovati nel corso della loro vita almeno una volta a giocare con i Lego, ma dubito che da piccoli potevamo immaginare il loro incredibile potenziale. L’assemblaggio di semplici componenti Lego può costituire una piattaforma hardware controllata da un Image J-based software capace di acquisire informazioni su aspetti meccanici della cellula e non solo.
Un recente lavoro pubblicato su Nature mostra come un team di ricercatori del Crick, UCL ed Aix University in Marsiglia, hanno costruito e caratterizzato un device, con pezzi di LEGO, completamente adattabile a più microscopi. Il sistema realizzato, chiamato NanoJ Fluidics system, è open-source. E’ un sistema che permette l’acquisizione di sequenze complesse di dati inerenti, ad esempio, a cellule fissate e non, ad esempio per lo studio dell’actina e non solo.
In figura, rappresentazione schematica del sistema NanoJ-fluidics system, visione 3D della singola siringa.
Sistema NanoJ Fluidics
NanoJ Fluidics system è composto da un sistema automatizzato che controlla il complesso pompa-siringa, regolando le condizioni di ingresso a cui il campione di cellule è sottoposto. Il sistema può essere composto da un massimo di 128 siringhe, con connessione ad una pompa peristaltica ed a un controllore open-source Arduino® che regola l’acquisizione dei dati. Questo sistema permette di automatizzare trattamenti che generalmente vengono effettuati al banco.
Rappresentazione schematica del sistema NanoJ-fluidics system, visione 2D del sistema. Adattata da [1].
NanoJ-fluidics system può essere adoperato per diversi scopi, con applicazioni diverse, come ad esempio in contesti di esperimenti multipli in situ e non solo. Una delle applicazioni più rilevanti fatta dal team di ricercatori riguarda la possibilità di fissare ed acquisire il campione biologico in un determinato istante di tempo durante l’esperimento. La piattaforma usata è rappresentata nella seguente figura.
a) Sistema di pompe assemblate con siringhe su miscroscopio Nikon N-STORM, con un singolo sistema pompa-siringa che gestisce i reagenti da applicare al campione all’interno dell’ incubatore mantenuto a 37 °C. Adattata da [1].
Applicazioni
I ricercatori hanno osservato la progressione del ciclo cellulare in cellule di mammifero, in particolare hanno focalizzato la loro attenzione sull’ acquisizione dei dati all’istante della divisione cellulare. I ricercatori hanno prima bloccato il ciclo cellulare nella fase G2 usando l’inibitore CDK1 (RPE1 cellule che esprimono zyxin-GFP). Successivamente il ciclo viene rilasciato grazie allo scambio di inibitori forniti al mezzo di coltura tramite il sistema pompa-siringa e successivamente il microscopio può acquisire in time-lapse le immagini relative alle cellule. Nel momento in cui le cellule osservate raggiungono un’area minima, la quale indica il raggiungimento della fase mitotica, il mezzo fissante viene iniettato. I vari passaggi sono riportati in figura.
a) NanoJ-Fluidics workflow del protoccolo usato. b) Cellule in time-lapse durante la fase mitotica. c) I- primo frame delle cellule in time-lapse; II- Ultimo frame delle cellule in time-lapse; III- RPE1 zyxin-GFP cellule immuno taggate per attivare b1-integrina; IV- Sovrapposizione di RPE1 zyxin-GFP cellule immunotaggate per attivare la b1-integrina e per la F-actina (con phalloidin-TRITC) e DNA (con DAPI). Gli inserti rappresentano l’attivazione della fase mitotica. d) I – Massima intensità dei primi 12 minuti in b); II – Attivazione della b1-integrina; III – Sovrapposizione dei panels.
L’utilizzo dei lego per fini scientifici trova diverse applicazioni, non solo per questa particolare implementazione di una piattaforma low-cost, open-source ed adattabile a molti microscopi, ma anche in altri settori che vedono protagonista il mondo della microfluidica.
