Cytosurge의 'Single Cell Nano-manipulation System: FluidFM BOT'을 이용한 세미나 발표자료는 자연과학에서 제공하였으며 주요 내용은 다음과 같다.
1. 서론생명과학 연구 분야에서 연구자들이 원하는 물질을 살아 있는 세포내로 주입하기 위하여 오래전부터 다양한 방법이 시도되었다. (그림 1)
이러한 방법들은 세포의 종류 및 크기, 주입 속도 및 재현성 그리고 사용자의 안전성 및 편의성 등을 고려하여 선택되지만, 무엇보다도 주입 방법이 세포에 손상을 줄 수 있기 때문에 세포 생존율이 가장 큰 관건이라 할 수 있다.
그림1. 살아 있는 세포에 물질을 주입하는 다양한 방법.
최근 원자 현미경이 발전하면서 다양한 의생명 연구 분야에 적용하게 되었다. 그중 살아 있는 세포를 대상으로 최소량의 물질을 세포 손상 없이 주입하는 방법이 개발되어 소개하고자 한다.
2. 본론
2.1. FluidFM Technology
FluidFM이란 Micro-fluidic 기술과 AFM(Atomic Forced Microscope) 기술이 접목된 합성어로 스위스 취리히에 위치한 Cytosurge 회사가 그 특허권을 가지고 있다. 장비의 구성은 크게 AFM system, Invertedmicroscope 및 Micro-fluidic system으로 구성되어 있다. (그림 2)
본 장비에서는 AFM에서 사용하는 기존의 Cantilever를 변형하여 내부가 좁은 관으로 뚫려 있는 Hollow cantilever를 FluidFM probe로 사용한다. 이중 Nano-injection 용으로 사용하는 대표적인 FluidFM probe는 Nanosyringe라고 칭하며 주사기처럼 Tip의 측면에 구멍이 뚫려 있어 세포의 손상을 최소화 할 수 있다. 현재 이러한 FluidFM probe는 활용 목적에 따라 다양하게 개발되어 상용화되고 있다.(그림 3)
그림 3. FluidFM probe의 다양한 모습과 그 특성.
|
|
2.2. FluidFM BOT
이러한 FluidFM의 기술을 이용한 FluidFM BOT는 Cell manipulation을 수행할 수 있는 자동화 장비이다. (그림 4)
그림 4. FluidFM BOT의 모습과 명칭.
|
|
2.3. Application
FluidFM BOT는 기존의 AFM의 활용도를 한 단계 확장하여 살아 있는 세포에 연구자가 원하는 다양한 물질을 주입하거나 하나의 세포를 선택하여 세포 내 물질을 추출하는 도구로 적합하며 원하는 세포를 선택하여 분리하는 도구로도 활용할 수 있다. 이 밖에도 소량의 물질을 Spotting 및 Nano printing을 수행할 수 있다. (그림 5)
그림 5. FluidFM BOT 활용 분야.
• Nano-Injection into single cell
FluidFM의 Probe(Nanosyringe)는 세포막 또는 핵막을 통과하게 될 경우 이때 얻을 수 있는 AFM의 결과로 위치를 확인할 수가 있다. (그림 6) 따라서 실험자가 핵 또는 세포질에 정확하게 Plasmid, CRISPR complex, RNA, Antibody 등 다양한 물질의 주입이 가능하다.
그림 6. FluidFM probe가 Single cell을 통과하는 모식도와 이때의 AFM의 결과.
• Nano-Extraction from single cell
FluidFM의 Hallow cantilever를 사용하면서 Microfluidics를 음압으로 조종하면 원하는 세포 부위에서 물질을 추출할 수 있다. 그리고 추출한 물질은 전자현미경으로 관찰하거나, PCR로 증폭시키거나 또는 효소의 활성도 측정하는 등 다음 단계의 실험에 이용할 수 있다. (그림 7)
그림 7. FluidFM BOT의 Single cell extraction을 이용한 단계별 실험 과정.
• Isolation of single cell
FluidFM Probe 중 Tip이 없는 Hollow cantilever(Micropipette)를 이용하고, Microfluidics의 압력을 조절하면 선택적으로 원하는 세포를 분리하여 이동시킬 수도 있다. (그림 8)
그림 8. FluidFM cell isolation 단계 및 이때 사용하는 Probe(Micropipette) 사진.
3. 결론
FluidFM BOT의 장점으로 실험자가 원하는 세포의 위치(핵 또는 세포질)에 주입이 가능하며, 세포에 빠른 주입(시간당 300개 이상)이 가능하다. 그리고 나노 수준의 미세한 관을 통하여 주입하기 때문에 세포 생존율(95%)이 높으며, 실험자가 주입하는 양(Femto-liter)을 측정 할 수 있다.
따라서 이러한 FluidFM 기술을 복합적으로 활용하면 Cell line development 분야에서도 수행 시간의 절감과 경제적인 효과 등을 얻을 수 있기에 신약개발에도 중요한 도구로 활용이 가능하다.
Cytosurge의 'Single Cell Nano-manipulation System: FluidFM BOT'에 대한 궁금한 내용은 본 원고자료를 제공한 자연과학을 통하여 확인할 수 있다.
Reference(참고문헌): www.cytosurge.com
Cytosurge FluidFM Brochure: FluidFM BOT System.
Cytosurge FluidFM Brochure: FluidFM BOT For Injection into Adherent cells.
Cytosurge FluidFM Flyer: FluidFM BOT Cell Isolation.
Model Name(모델명): FluidFM BOT
The Person in Charge(발표자): Choi Chiyong
Maker(제조사): Cytosurge
Country of Origin(원산지): Switzerland
e-mail: cheeyong-choi@chayon.co.kr / info@chayon.co.kr
Data Services(자료제공): Chayon Laboratories (자연과학)
<이 기사는 사이언스21 매거진 2020년 2월호에 게재 되었습니다.>
이전기사 :무기분석을 위한 시료 전처리
다음기사 :96,384 and 1536 Channel simultaneous pipettor