Платформа для мониторинга гемопоэтических стволовых клеток
Канадские исследователи создали автоматизированную микрофлюидную платформу для культивирования клеток, которая позволяет отслеживать рост, выживаемость и реакции сотен гемопоэтических стволовых клеток (HSCs) на уровне одной клетки.
Этот инструмент даёт учёным возможность одновременно изучать множество изменяющихся во времени условий культивирования и получать новые данные о факторах роста, необходимых для выживания HSCs.
«Возможность проводить массовое параллельное культивирование одиночных неадгезивных клеток млекопитающих откроет новые пути для изучения сложных биологических вопросов», — говорит ведущий автор исследования, аспирант Университета Британской Колумбии (UBC) Вероник Леко.
«Наши результаты найдут применение в более широких областях, таких как разработка лекарств, клоновый отбор и оптимизация культивирования», — добавляет Леко.
Исследование опубликовано 22 мая в онлайн-журнале Nature Methods. Работа выполнена совместно лабораториями:
- Проф. Карла Хансена (UBC, Центр высокопроизводительной биологии)
- Проф. Джеймса Пирта (UBC, Инженерная школа химии и биологии, Лаборатории Майкла Смита)
- Проф. Конни Ивз (Лаборатория Терри Фокса, Агентство по борьбе с раком Британской Колумбии)
- Д-ра Кита Хамфриза (Лаборатория Терри Фокса, Агентство по борьбе с раком Британской Колумбии)
Значение и сложность изучения HSCs
HSCs в основном находятся в костном мозге взрослых и обладают удивительной способностью поддерживать непрерывное производство специализированных клеток крови. Эти клетки имеют большое клиническое значение, особенно для лечения рака и заболеваний крови. Однако механизмы, регулирующие их деление на стволовые клетки (самообновление) или более зрелые клетки (дифференцировка), изучены недостаточно.
Гетерогенная природа гемопоэтических популяций усложняет изучение этих редких HSCs, скрывая индивидуальные реакции в усреднённых измерениях. Поэтому исследования на уровне одной клетки критически важны, но существующие методики трудоёмки, требуют дорогих реагентов и дают ограниченные возможности для характеристики клеток или смены условий культивирования.
Конструкция и возможности платформы
Команда разработала и изготовила микрофлюидные устройства размером со спичечный коробок, содержащие от 1600 до 6400 миниатюрных камер для культивирования, способных поддерживать устойчивый рост клеток. Система дополнена автоматизированной покадровой съёмкой для отслеживания клонов в течение нескольких дней по мере их роста из одиночных клеток.
«Культивирование суспензионных клеток в нанолитровых объёмах связано со многими проблемами, включая обезвоживание, ограничение питательных веществ и быстрые изменения, если условия культивирования плохо контролируются», — объясняет Леко.
Исследователям удалось решить эти проблемы, интегрировав осмотическую ванну для блокировки испарения и использовав уникальную геометрию устройства. Это позволяет автоматически менять среду, проводить иммуноокрашивание живых клонов и извлекать клетки.