Если вам по какой-то причине надо изолировать одну бактериальную клетку, почему бы не построить для нее персональную тюрьму? Именно руководствуясь этим подходом, решили действовать исследователи из группы Брайана Кера (Bryan Kaehr). С помощью метода многофотонной литографии (multi-photon lithography) они за минуту смогли построить вокруг одиночной клетки четыре стены и крышу. Такая тюрьма для клеток может оказаться особенно полезной для изучения очень редких типов клеток.

При постройке такой тюрьмы используется лазер, который инициирует протекание радикальной реакции, в которой фотосенсибилизатор (метиленовый синий) обеспечивает сшивку белковых мономеров, в результате такой сшивки образуется гидрогель. Процесс кросс-сочетания происходит только там, где система подвергается воздействию лазерного луча, поэтому, фокусируя лазерный луч, и управляя им, исследователям удалось осуществить постадийную постройку стен высотой 10 мкм. На завершающем этапе была создана крыша, и полученная полимерная конструкция объемом 6250 мкм³ вполне может стать «камерой-одиночкой» для клетки.

Существующие методы исследования отдельных клеток основаны на применении микрокапиллярных систем, в которых клетки суспендированы в растворе, проходящем через различного рода барьеры, разработанные специально для отлова отдельных клеток. Кер подчеркивает, что настоящая уникальность новой системы в том, что она может осуществлять изоляцию отдельных клеток, представляющих специальный интерес, в то время как в микрокапиллярных системах изоляция клеток идет случайным образом. Исследователь подчеркивает, что

новая система не является заменой микрокапиллярной техники – капиллярные системы будут применяться для скрининга и сортировки клеток, после чего клетки, задержавшиеся в определенных каналах микрокапиллярной системы, будут помещаться по «одиночным камерам» и изучаться отдельно.

Одиночная камера для клеток сконструирована таким образом, что нутриенты и отходы жизнедеятельности клетки могут диффундировать, соответственно внутрь клетки и наружу из нее, но другие клетки не могут попадать в эту камеру. В результате запертая в клетке клетка может реплицироваться независимо от других клеток. Через несколько дней клетка может реплицироваться до полного заполнения камеры и разрушения ее крыши изнутри.

Исследователи протестировали разработанную методику на грамположительных (Staphylococcus aureus), грамотрицательных (Escherichia coli) бактерий, а также дрожжевых грибках (Saccharomyces cerevisae). В исследованных условиях только каждая третья клетка сохраняла способность к выживанию и воспроизводству.

Причиной этому может быть образование токсичных для бактерий реакционноспособных частиц кислорода в ходе радикальной реакции кросс-сочетания, однако исследователи планируют модифицировать систему и сделать условия содержания клеток в заключении более комфортными для них.