Receptomics: human sensations on a chip

Product of dienst

Receptomics: menselijke zintuigen op een chip

Wat als we smaken of geuren konden meten met een chip? Onze experts hebben een microfluïde techniek ontwikkeld, receptomics genaamd. Met deze techniek wordt de reactie van vele receptorproteïnes op een reeks extracten of pure stoffen gemeten in een stromingscel. De techniek voorspelt de reacties in het menselijk lichaam, waardoor er minder behoefte is aan testpanels of dierproeven. De receptomics-techniek kan ook nuttig zijn bij de ontwikkeling van gepersonaliseerde voeding en medicatie.

Hoe werkt receptomics?

De receptorcoderingsgenen worden in een raster van ongeveer een vierkante centimeter op een glazen plaat gedrukt. De cellaag wordt op de glasplaat uitgezet en de cellen hechten zich aan het afgedrukte DNA. Wanneer de cellen het DNA via omgekeerde transfectie absorberen, wordt een groep (array) levende cellen gevormd, waarbij elke plek in de groep een unieke receptor uitdrukt.

- Helaas, uw cookie-instellingen zijn zodanig dat de Video niet getoond kan worden - pas uw permissie voor cookies aan

Receptorsignalen gebruiken

Receptoren (GPCR’s en ionkanalen) hebben veel verschillende biologische functies in het menselijk lichaam, zoals de waarneming van smaak- of geurmoleculen en -hormonen. Deze moleculen worden aan de buitenkant van de cel herkend en triggeren vervolgens een biologische reactie binnenin de cel. Die intracellulaire signalen kunnen verschillend zijn, maar vaak gaat het hier om calciumionen.

Visualiseren van smaak- of hormoonverschillen

Onze receptomics-techniek visualiseert de veranderingen in de concentratie calciumionen in de cellen met behulp van zogenoemde fluorescente calcium sensoren. We visualiseren de calciumsignalen van van het hele cel raster patroon, parallel en in realtime, om specifieke reactiepatronen voor elk monster te bepalen. Op die manier zijn we in staat om bijvoorbeeld smaakverschillen in voedingsmiddelen zoals tomaat, koffie of bier, of hormoonverschillen in bloedserum vast te leggen.

Een cruciaal onderdeel van onze receptomics-techniek is de software die een snelle analyse van de signalen mogelijk maakt, en de statististiek om receptorspecifieke verschillen tussen monsters te rapporteren.

Schematisch overzicht van voorbereiding en meting van de cellengroep in het microfluïde systeem.
Schematisch overzicht van voorbereiding en meting van de cellengroep in het microfluïde systeem.

Hormonen uit darmcellen waarnemen

We voeren receptomics-projecten uit waarbij we focussen op zogenaamde tongue-on-a-chip, nose-on-a-chip en gut-on-a-chip toepassingen. Bij de gut-on-a-chip toepassing wordt de receptomics-chip aan een chip met darmcellen gekoppeld, zodat de receptomics-chip de hormonen kan waarnemen die bij de stimulatie van darmcellen kunnen worden afgescheiden.

Publicaties

1. Roelse M, Henquet MGL, Verhoeven HA, de Ruijter NCA, Wehrens R, van Lenthe MS, Witkamp RF, Hall RD and Jongsma MA (2018) Calcium imaging of GPCR activation using arrays of reverse transfected HEK293 cells in a microfluidic system. Sensors 18, 602 http://dx.doi.org/10.3390/s18020602
2. Henquet MGL, Roelse M, de Vos RCH, Schipper A, Polder G, Verhoeven HA, de Ruijter NCA, Jongsma MA (2016) Metabolomics meets functional assays: coupling LCMS and microfluidic cell-based receptor-ligand analyses. Metabolomics 12: 1-13 http://dx.doi.org/10.1007/s11306-016-1057-y
3. Srivastava S, Ramaneti R, Roelse M, Vrouwe EX, Brinkman A, de Smet LCPM, van Rijn C, Jongsma MA (2015) A generic microfluidic biosensor of G protein-coupled receptor activation – impedance measurements of reversible morphological changes of reverse transfected HEK293 cells on micro-electrodes. RSC Advances 5, 52563-52570. http://dx.doi.org/10.1039/C5RA04976H
4. Roelse M, de Ruijter NCA, Vrouwe EX, Jongsma MA (2013) A generic microfluidic biosensor of G protein-coupled receptor activation - monitoring cytoplasmic [Ca2+] changes in human HEK293 cells. Biosensors and Bioelectronics 47: 436-444 http://dx.doi.org/10.147016/j.bios.2013.03.065
5. Laborde C, Pittino F, Verhoeven HA, Lemay SG, Selmi L, Jongsma MA, Widdershoven FP (2015) Real-time imaging of microparticles and living cells with CMOS nanocapacitor arrays. Nature Nanotechnology 10: 791-795. http://dx.doi.org/10.1038/NNANO.2015.163