«Мы заинтересованы в программировании сложных биохимических систем так, чтобы они могли обрабатывать информацию способом, аналогичным электронным устройствам. Если бы вы могли получить карту с высоким разрешением всех возможных комбинаций условий реакции и их соответствующих результатов, разработка таких реакции для конкретных целей, таких как диагностические тесты, будут более быстрыми, чем сегодня », — объясняет исследователь Национального центра научных исследований (CNRS) Янник Ронделес из Института промышленных наук (IIS).«В настоящее время исследователи используют сочетание компьютерного моделирования и кропотливых экспериментов. Однако, хотя с помощью моделирования можно проверить миллионы условий, они основаны на предположениях о том, как ведут себя молекулы, и могут не отражать все детали реальности.
С другой стороны, тестирование всех возможных в условиях, даже для относительно простой конструкции, — непростая задача ».Ронделес и его коллеги из Лаборатории интегрированных микромеханических систем (LIMMS), 20-летнего сотрудничества между IIS и французским CNRS, продемонстрировали систему, которая может одновременно тестировать десять тысяч различных условий биохимических реакций. Работая с лабораторией прикладной микрофлюидии IIS профессора Теруо Фуджи, они разработали платформу для создания множества капель микрометрового размера, содержащих случайные концентрации реагентов, а затем помещают их один слой между предметными стеклами.
Флуоресцентные маркеры в сочетании с реагентами автоматически считываются под микроскопом для определения точных концентраций в каждой капле, а также для наблюдения за протеканием реакции.«Сначала было сложно настроить устройство», — объясняет доктор Энтони Джено, исследователь CNRS в LIMMS. «Нам нужно было создать тысячи капель, содержащих реагенты в точном диапазоне концентраций, чтобы получить карты изучаемых нами реакций с высоким разрешением. Мы ожидали, что это будет сложной задачей. Но одна непредвиденная трудность заключалась в иммобилизации капель на несколько дней. потребовалось, чтобы некоторые реакции развернулись.
Потребовалось много испытаний, чтобы создать конструкцию стеклянной камеры, которая была бы воздухонепроницаемой и надежно удерживала бы капли на месте ». В целом, потребовалось почти два года, чтобы настроить устройство, прежде чем исследователи смогли успешно провести свой эксперимент с каплями.То, что новая система дает результаты, было для меня откровением. "Вы начинаете с экрана, полного точек случайного цвета, а затем внезапно компьютер преобразует их в красивую карту с высоким разрешением, раскрывая скрытую информацию о динамике реакции. Наблюдая, как все они встают на свои места, создавая то, что когда-либо было виденное раньше с помощью моделирования было почти волшебным », — с энтузиазмом говорит Ронделез.
«Карта может рассказать нам не только о лучших условиях биохимических реакций, но и рассказать нам о том, как молекулы ведут себя в определенных условиях. Используя эту карту, мы уже обнаружили молекулярное поведение, которое было предсказано теоретически, но не было были продемонстрированы экспериментально.
С помощью нашей техники мы можем исследовать, как молекулы разговаривают друг с другом в условиях пробирки. В конечном итоге мы надеемся пролить свет на интимный механизм живых молекулярных систем, подобных нам, — говорит Ронделез.