Estudio de Células Individuales en Microfluídica sobre la Fusión de Protoplastos-Nuevas Perspectivas sobre Escalas de Tiempo y Reversibilidades
Autores: Seidel, Thorsten; Artmann, Philipp Johannes; Gkekas, Ioannis; Illies, Franziska; Baack, Anna-Lena; Viefhues, Martina
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Estudio de Células Individuales en Microfluídica sobre la Fusión de Protoplastos-Nuevas Perspectivas sobre Escalas de Tiempo y Reversibilidades
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Células vegetales
Fusión de protoplastos
Dispositivos microfluídicos
Polietileno glicol
Parámetros de fusión
Osmolalidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Las células vegetales son omnipotentes y la creación de nuevas variedades se puede lograr mediante la fusión de protoplastos. Tales fusiones se pueden lograr mediante el tratamiento con polietileno glicol o aplicando un campo eléctrico. Los dispositivos microfluídicos permiten condiciones controladas y manipulación dirigida de pequeños lotes de células hasta el análisis de una sola célula. Para proporcionar condiciones controladas para las fusiones de protoplastos y lograr una alta reproducibilidad, desarrollamos y caracterizamos un dispositivo microfluídico para atrapar de manera confiable algunos protoplastos e inducir la fusión celular mediante la adición controlada de polietileno glicol (PEG, con un peso molecular de 6000). Se realizaron experimentos para determinar la tasa de supervivencia de los protoplastos aislados en nuestro sistema microfluídico. Posteriormente, se estudió la fusión inducida por PEG. Nuestros resultados indican que los siguientes parámetros de fusión tuvieron un impacto significativo en la eficiencia y duración de la fusión: concentración de PEG, osmolalidad de la solución y velocidad de flujo. Una concentración de PEG por debajo del 10% llevó a una fusión solo parcial. Se encontró que la osmolalidad de la solución de fusión de PEG impactaba fuertemente el proceso de fusión; la fusión completa de dos células fuente se llevó a cabo adecuadamente en soluciones ligeramente hiper-osmóticas, mientras que las soluciones iso-osmóticas llevaron a una fusión solo parcial con una concentración de PEG del 20%. Observamos una fusión acelerada para velocidades de fluido más altas. Hasta este estudio, era un sentido común que la fusión es unidireccional, es decir, una vez que dos células se fusionan en una sola, permanecen fusionadas. Aquí, presentamos por primera vez la fusión reversible de protoplastos. Nuestro dispositivo microfluídico allana el camino para una comprensión más profunda de la cinética y los procesos de fusión celular.
Descripción
Las células vegetales son omnipotentes y la creación de nuevas variedades se puede lograr mediante la fusión de protoplastos. Tales fusiones se pueden lograr mediante el tratamiento con polietileno glicol o aplicando un campo eléctrico. Los dispositivos microfluídicos permiten condiciones controladas y manipulación dirigida de pequeños lotes de células hasta el análisis de una sola célula. Para proporcionar condiciones controladas para las fusiones de protoplastos y lograr una alta reproducibilidad, desarrollamos y caracterizamos un dispositivo microfluídico para atrapar de manera confiable algunos protoplastos e inducir la fusión celular mediante la adición controlada de polietileno glicol (PEG, con un peso molecular de 6000). Se realizaron experimentos para determinar la tasa de supervivencia de los protoplastos aislados en nuestro sistema microfluídico. Posteriormente, se estudió la fusión inducida por PEG. Nuestros resultados indican que los siguientes parámetros de fusión tuvieron un impacto significativo en la eficiencia y duración de la fusión: concentración de PEG, osmolalidad de la solución y velocidad de flujo. Una concentración de PEG por debajo del 10% llevó a una fusión solo parcial. Se encontró que la osmolalidad de la solución de fusión de PEG impactaba fuertemente el proceso de fusión; la fusión completa de dos células fuente se llevó a cabo adecuadamente en soluciones ligeramente hiper-osmóticas, mientras que las soluciones iso-osmóticas llevaron a una fusión solo parcial con una concentración de PEG del 20%. Observamos una fusión acelerada para velocidades de fluido más altas. Hasta este estudio, era un sentido común que la fusión es unidireccional, es decir, una vez que dos células se fusionan en una sola, permanecen fusionadas. Aquí, presentamos por primera vez la fusión reversible de protoplastos. Nuestro dispositivo microfluídico allana el camino para una comprensión más profunda de la cinética y los procesos de fusión celular.