Исследователи, работающие в лаборатории регуляции клеточных сигналов Московского физико-технического института (МФТИ), разработали новую доступную и воспроизводимую систему для совместного культивирования клеток. Система построена на полимеризованной мембране BSA.

Его рельеф и размер определяются по форме, изготовленной на 3D-принтере. Совместное культивирование было достигнуто с использованием магнитных наночастиц (НЧ). Эти НЧ были поперечно связаны с мембраной, что позволяло ей оставаться на плаву в культуральной жидкости с помощью постоянного магнитного поля.

Исследование было опубликовано в журнале Bioprinting.

Чтобы лучше понять, как разные клетки влияют друг на друга, сначала необходимо разделить клетки в космосе. Самая простая модель совместного культивирования клеток работает с применением так называемой кондиционированной среды. Две клеточные популяции культивируются индивидуально, после чего культуральная среда, используемая для выращивания одной из популяций, собирается и используется для другой клеточной популяции.

Проблемой этой модели является нестабильность короткоживущих молекул в кондиционированной среде и отсутствие времени для перехода к популяции акцепторных клеток. Следовательно, это приводит к отсутствию сигналов обратной связи, присутствующих в естественных условиях.

Одним из главных достижений в разработке систем совместного культивирования был Клиффорд Гробштейн в 1953 году. Он использовал проницаемые вставки с микропористыми мембранами. Такие механизмы моделирования вариаций клеточного фенотипа представлены «системой Трансвелла»

.

Главный недостаток имеющихся на рынке систем – высокая цена и невозможность воспроизвести их отдельно в лаборатории. Тем не менее, проблему можно решить с помощью трехмерной (3D) печати. Эта технология позволяет быстро и правильно производить специально разработанные устройства для экспериментов in vitro с достаточной точностью и детализацией.

Ученые из Лаборатории регуляции клеточных сигналов МФТИ создали свою собственную систему совместного культивирования, которая является доступной и воспроизводимой.

Мы решили создать матрицу на основе сшитого белка. Такие системы часто используются для моделирования биологических матриц. Чтобы добиться возможности совместного культивирования различных клеток, мы выбрали оригинальный раствор, который ранее не применялся. Чтобы поддерживать белок-мембрану на определенной высоте внутри сосуда, мы решили насытить ее магнитными наночастицами.

Илья Зубарев, ведущий научный сотрудник, старший научный сотрудник лаборатории регулирования клеточной сигнализации, Московский физико-технический институт

« В качестве основного компонента мембраны был выбран бычий сывороточный альбумин (БСА). Этот белок нетоксичен, широко доступен, активно используется в различных областях биологии и, как правило, уже доступен в любой лаборатории », – добавил Зубарев

.

Совместное культивирование было реализовано с использованием системы магнитной поддержки мембраны на плаву. Для этого магнитные наночастицы объединяются с мембраной, а над тарелкой размещается система на основе постоянных магнитов.

Клетки, выросшие на мембране, теряют свою жизнеспособность и могут делиться, а мембрану можно фиксировать для гистохимического или иммуноцитохимического окрашивания. Можно отделить мембрану для дополнительных исследований.

Окончательная стоимость мембраны составляет около 1 доллара США, что во много раз меньше по сравнению с коммерчески доступными мембранами. Метод 3D-печати позволяет быстро и гибко адаптировать производственный процесс к требованиям конкретной лаборатории. Следовательно, разработать такой белок-мембрану можно в любой лаборатории, используя 3D-принтер и общедоступные лабораторные реактивы.

На дне чашки Петри, как и на мембране, выращивали разные типы клеток. Мембрана с клетками держалась на плаву в культуральной среде. В течение нескольких дней клетки обменивались сигналами друг с другом, после чего можно было оценить их взаимное влияние.

Илья Зубарев, ведущий научный сотрудник, старший научный сотрудник лаборатории регулирования клеточной сигнализации, Московский физико-технический институт

« Такая система совместного культивирования может быть изготовлена ​​в любой лаборатории, и она является рентабельной альтернативой коммерческим таблеткам для совместного культивирования клеток, », – добавил Зубарев.

Исследование финансировалось грантом РНФ.

Ссылка на журнал:

Минин А., и др. (2021) Разработка системы сокультивирования клеток на основе белковых магнитных мембран с использованием 3D-принтера MSLA. Биопечать. doi.org/10.1016/j.bprint.2021.e00150.

Источник: https://mipt.ru/english/[19459009visible