Книгу жизни теперь можно буквально писать на бумаге
Исследование химика Джорджа Уайтсайдса и клеточного биолона Дона Ингбера из Гарварда может кардинально изменить способ выращивания и изучения клеток — и это так же дёшево и просто, как взять бумажное полотенце.
Ратмир Дерда, постдок, совместно курируемый Уайтсайдсом и Ингбером в новом Институте биологически инспирированной инженерии Висса при Гарварде, обнаружил, что выращивая клетки на нескольких листах обычной бумаги, можно решить давнюю проблему биологов: как легко выращивать и изучать клетки, имитирующие трёхмерность реальной ткани.
Эта работа упростит создание реалистичных трёхмерных моделей нормальной или раковой ткани, потенциально ускорив и облегчив поиск лекарств против рака и других заболеваний.
«Это исследование может стать стандартным лабораторным инструментом наряду с чашкой Петри в лабораториях, работающих с клетками», — сказал Джордж М. Уайтсайдс, профессор Гарвардского университета и соучредитель Института Висса. «Фильтровальная бумага и другие виды бумаги легкодоступны, а техника очень гибка в возможностях и удобна в использовании».
Исследование «Трёхмерное культивирование клеток на бумаге для тканевых биоанализов» опубликовано в номере журнала Proceedings of the National Academy of Sciences от 19 октября 2009 года.
Сейчас исследователи выращивают клетки в чашке Петри, создавая тонкий двумерный слой клеток. Чтобы лучше имитировать реальную ткань, они культивируют клетки в геле. Но поскольку клетки в разных частях геля получают разное количество кислорода и питательных веществ, такие культуры плохо имитируют реальные ткани. Изучить клетки из разных частей этих гелей, не разрушив 3D-культуру, сложно.
Выращивая клетки в тонком слое геля на бумажной подложке, а затем складывая эти листы бумаги, учёные показали, что можно совместить преимущества двумерных исследований (где клетки получают равномерное количество кислорода и пищи) с близкой имитацией реальной ткани. В данном случае они создали на бумаге 3D-опухоль, которая демонстрировала поведение, сходное с раком в организме.
Складывание нескольких листов с клетками также позволяет исследователям изучать внутреннюю часть крупного клеточного скопления, выращенного в чашке или in vivo, просто разделяя слои, не нарушая свойств клеток. Для выделения клеток, выращенных другими методами 3D-культивирования, требуется либо сложная лазерная хирургия срезов опухоли, либо разрушение архитектуры ткани с последующей сортировкой клеток.
Дерда сказал, что первоначальная идея исследования пришла к нему, когда он услышал жалобу коллеги, что бумагу нельзя использовать для фильтрации крови, потому что эритроциты, придающие крови красный цвет, иногда задерживаются в бумаге, а иногда проходят через неё. Дерда, который в своей докторской работе разрабатывал и использовал пептидные массивы для исследований стволовых клеток, подумал, что сможет использовать это свойство задержки для высокопроизводительного скрининга. Когда он обсудил эту идею с Уайтсайдсом, тот предложил Дерде попробовать складывать листы бумаги.
Постдок Анна Ларомейн помогла Дерде придумать, как скрепить несколько слоёв бумаги под слоем геля, что позволило вырастить первую многослойную клеточную культуру. Когда он осторожно разделил листы бумаги и проанализировал распределение клеток в разных слоях, он осознал универсальность бумаги как среды для выращивания и её потенциал для имитации любой трёхмерной ткани.
«Самое лучшее в этом подходе — его доступность для всех», — сказал Дерда. «Бумага почти бесплатна, она повсюду, и вам не нужно знать ничего, кроме как макать».
Источник: Гарвардский университет