Автоматическая сортировка гаструлоидов: «машинка-кран» для изучения эмбрионального развития

Исследователи из Вашингтонского университета и Института прецизионной медицины Бротмана Бэти разработали автоматизированную систему для быстрой сортировки моделей эмбрионов человека — гаструлоидов. Результаты опубликованы в APL Bioengineering.

Что такое гаструлоиды?

Двумерные «гаструлоиды» — это колонии человеческих плюрипотентных стволовых клеток, которые моделируют третью неделю гестации, когда формируются три зародышевых листка организма. Они служат этичной и технически удобной альтернативой изучению реальных эмбрионов in vitro.

Проблема ручной сортировки

Хотя можно выращивать сотни одинаковых гаструлоидов за несколько дней, отсутствие автоматизированной платформы для их изоляции затрудняло изучение индивидуальных различий между ними. Ручной подсчёт и сортировка были медленными.

Как работает система

Система состоит из микроскопа, камеры, сортировочной платформы и устройств для сбора/высвобождения микропланшетов (microrafts), на которых выращивают гаструлоиды. Процессом управляет специальное ПО.

Автор Иэн Джан описывает принцип работы аналогией: «Представьте себе машинку-кран, но вместо игрушек вы захватываете микропланшеты с клетками».

Значение для науки

Изучение индивидуальных гаструлоидов позволяет исследовать:

• Механизмы передачи генетических заболеваний (например, болезнь Хантингтона можно обнаружить в первые две недели развития).
• Явление анеуплоидии (аномального числа хромосом). Модели показали, что гаструлоиды обладают механизмом самокоррекции, что объясняет устойчивость эмбрионального развития.

«Исследование отдельных гаструлоидов может выявить внутренние вариации, отражающие разнообразие путей развития человеческих эмбрионов», — поясняет Джан.

Планы на будущее

Система готова к крупномасштабному скринингу. Следующий шаг — интеграция нейронных сетей в процесс анализа изображений для автоматического выявления аномалий.