Développement d'une plateforme microfluidique en système biphasique pour le criblage de médicament

Development of a two-phase microfluidic platform for drug screening

• Auteur / Autrice : Jenifer Clausell-Tormos
• Direction : Andrew D. Griffiths
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Strasbourg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cytologie

Microfluidique

Criblage pharmacologique

Résumé

Nous avons développé une nouvelle technologie de microfluidique en goutte pour le criblage de médicaments. Ce technologie permet la miniaturisation des tests; en particulier, permet une réduction massive des coûts des criblages Uusqu'à 1000 fois) et également l'utilisation d'échantillons de très grande valeur que l'on obtient difficilement à des échelles nécessaires au criblage à haut-débit (cellules primaires). De plus, l'utilisation de petits volumes devrait faciliter les tests à l'échelle de la cellule unique. La première étape de ce projet a été de démontrer que des cellules humaines ou même des organismes multicellulaires peuvent être incubées plusieurs jours dans les gouttes et être récupérées complètement viables. Ensuite, nous avons démontré la coencapsulation de différents composés dans les gouttes, nécessaire pour le criblage de médicaments candidats. En particulier, nous avons développé un système automatisé de génération de micro-compartiments distincts. Pour ce faire, nous avons interfacé un échantillonneur automatique avec notre plateforme microfluidique. Il aspire les composés depuis des plaques de microtitration et les injecte dans une portion de tuyau ou ils sont espacés par de petits volumes d'huile perfluorée dans laquelle les composés sont insolubles. Comme les composés sont encapsulés dans un ordre fixé, leur identité est connue tout au long du test ce qui contourne le problème du marquage des composés pour leur identification. Finalement, nous avons établi de nouveaux tests d'inhibition virale. La combinaison des ces réussites devrait permettre des approches nouvelles pour l'identification de médicaments antiviraux ou de cocktails d'antiviraux.

High-throughput cell-based assays require small sam pie volumes to reduce assay costs and to allow for rapid sample manipulation. However, further miniaturization of conventional microtiter plate technology is problematic due to evaporation and capillary action. To overcome these limitations, we have developed a two-phase microfluidic platform in which human cells and multicellular organisms can be cultivated for several days in aqueous microcomparments separated by an inert perfluorocarbon carrier oil. Furthermore, we focused on the automated generation of chemically-dictinct microcompartment to exploit the technology for screening purposes. Ln particular, we interfaced an autosampler with our microfluidic platform sequentially loading compounds from microtiter plates into a length of tubing. Ali compounds are loaded in form of aqueous plugs (nanoliter volumes) separated by fluorinated oil. The resulting array of plugs can be split into multiple small volume copies which can be used as replicates for the same assay as weil as for different assays. Moreover, each array of plugs can be injected into a microfluidic chip for further manipulation. Since the order of the compounds and thus their identity is known throughout the whole screening procedure, the system does not require direct compound labelling. Furthermore, each individual plug can be monitored over time, thus allowing the recording of kinetic data. In the last part of the work we focussed on the development of a novel assay coupling a positive fluorescence signal with the inhibition of viral transduction. This should ultimately allow the screening of antivirals in the previously developed microfluidic systems.