Project R-13310

Titel

In-flow cel elektroporatie van één cel onder 'flow' condities gemonitord met behulp van impedantiespectroscopie

Abstract

Geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC) zijn gekend als een doorbraak in de regeneratieve geneeskunde. Door het verzamelen en herprogrammeren van patiëntencellen kunnen in vitro patiëntspecifieke weefsels worden aangemaakt, wat veelbelovend is voor toekomstige behandelingen van bijvoorbeeld de ziekte van Parkinson, ruggenmergletsel en maculadegeneratie. De huidige technologieën hebben echter te kampen met een lage herprogrammeringsefficiëntie, waardoor ze niet in de kliniek kunnen worden toegepast. Een belangrijke behoefte is de robuuste en stoichiometrische toediening van meerdere transcriptiefactoren aan de cellen. Betrouwbare toediening van gecontroleerde doses grote plasmiden zou een cruciale doorbraak betekenen. Uit eerdere studies is namelijk gebleken dat de opbrengst van eencellige transfectie 1000 maal hoger is dan die van bulk-elektroporatie en dat biomarkers sneller tot expressie komen dan bij bulk-elektroporatie en virale transfectie. De focus van dit doctoraat is de ontwikkeling van een microfluïdisch apparaat dat cellen elektropereert met controle op celniveau. In deze microfluïdische chip ondergaan de cellen een gecontroleerde veldsterkte terwijl ze de elektroden passeren, waardoor een zeer uniforme porievorming in het celmembraan wordt bereikt. Elektroporatie wordt gecombineerd met impedantiemetingen op de chip om de elektroporatie-instellingen voor celviabiliteit en genetische modificatie te optimaliseren. Ook zal worden onderzocht of metingen van celeigenschappen zoals celgrootte met impedantiemetingen vóór elektroporatie de elektroporatieprestaties verder kunnen optimaliseren. De student begint zijn/haar onderzoek met het opstellen van een elektrofluïdisch model voor ééncellige elektroporatie en maakt apparaatontwerpen volgens het model. Door eenvoudige proof-of-concept apparaten te fabriceren en te karakteriseren, zal de student het model valideren en geoptimaliseerde ontwerpen selecteren voor definitieve werkende apparaten, die in imec FAB gefabriceerd zullen worden. Na fabricage zal de student de apparaten karakteriseren en transfectie van cellen valideren. Dit onderwerp wordt gesuperviseerd en ondersteund door een team van fysici, biochemici en ingenieurs van de Universiteit Hasselt en het departement life sciences van imec.

Periode

16 september 2022 - 15 september 2024