Выращивание клеток в 3D-микрогелях

Исследователи из Университета Торонто представили новую платформу цифровой микрофлюидики для создания трёхмерных культур клеток в микрогелях. Результаты работы, опубликованные в Nature Communications, могут стать ключом к персонализированной медицине.

Преимущество 3D-культур

«Клетки, выращенные таким образом, имеют гораздо больше общего с живыми системами, чем стандартный двухмерный (2D) формат», — объясняет профессор Аарон Уилер, ведущий автор исследования. Однако выращивать более естественные 3D-культуры сложно: реагенты дороги, материалы неудобны для автоматизации, а 3D-матрицы разрушаются при повторном обращении.

Решение на платформе микрофлюидики

Ирвин А. Эйдельнант адаптировал цифровую микрофлюидную платформу, созданную в лаборатории Уилера, чтобы решить эти проблемы. Клетки в гидрогелевом материале перемещаются по небольшому полю, похожему на шахматную доску. С помощью слабого электрического поля их стратегически манипулируют и фиксируют в заданной форме на пластине из оксида индия.

«Когда мы выращивали клетки почек в этих микрогелях, культуры образовывали полые сферические структуры, напоминающие примитивные почки, в течение четырёх или пяти дней», — заявляет Эйдельнант.

Гибкость и эффективность метода

Инструмент позволяет гибко варьировать типы клеток, а также форму и размер микросред — от причудливых фигур (звёзды, ромбы, круги) до форм, имитирующих живые 3D-ниши.

Кроме того, платформа позволяет проводить 32 эксперимента одновременно, автоматически, на устройстве размером с кредитную карту. По словам Уилера, система обеспечивает автоматизированную сборку трёхмерных микрогелей субмикролитрового объёма, более щадящую замену жидкости и сокращение расхода реагентов более чем в 100 раз.

Перспективы для персонализированной медицины

Исследователи видят множество применений платформы, но особенно их интересует потенциал для персонализированной медицины.

«Мы могли бы собирать небольшие образцы тканей у пациентов, распределять их в 3D-гели на микрофлюидных устройствах и проводить скрининг для выявления индивидуально подобранной терапии. Пока это на стадии "мечты", но мы считаем, что описанные методы будут полезны для таких приложений в будущем», — утверждает Уилер.