Исследователи создали трёхмерные массивы клеток для более реалистичных биологических экспериментов
Учёные из Национального института стандартов и технологий (NIST) открыли способ выращивать крошечные колонии клеток в чашках Петри новыми, полезными способами. Это открывает путь к тестированию экспериментальных лекарств в более реалистичных условиях.
Суть открытия
Исследователи обнаружили, как выращивать трёхмерные (3-D) колонии клеток рака печени в микрокамерах "лаборатории-на-чипе", а не только двумерные, как это обычно делается сейчас. Поскольку многие опухоли твёрдых тканей сами являются трёхмерными, 3-D массивы клеток могут обеспечить более реалистичные биологические среды для тестирования фармацевтических препаратов.
"Поскольку клеточные линии опухолей обычно используются для тестирования противораковых соединений, биомедицинское сообщество активно ищет способы тестировать эти препараты в 3-D культурах клеток", — сказал биомедицинский инженер NIST Дарвин Рейес-Эрнандес.
Метод и результаты
Команда специализируется на микрофлюидных технологиях. Их первоначальной целью было заставить два разных типа человеческих клеток расти бок о бок на поверхности:
- Клетки рака печени
- Эндотелиальные клетки (выстилающие кровеносные сосуды)
Для этого они использовали технику микропаттернинга — изменения характеристик поверхности для роста. Поверхность покрыли двумя разными адгезивами:
- Фибронектин
- Гибридный клеточный адгезивный материал (hCAM), состоящий из фибронектина и других веществ
Эксперименты показали, что клетки рака печени прилипают только к hCAM, а эндотелиальные клетки — к фибронектину. Это позволило создавать совместные культуры клеток опухоли и эндотелия в нужных местах.
Неожиданное открытие
При визуализации клеток с помощью лазерной конфокальной микроскопии команда обнаружила, что клетки на поверхности hCAM сформировали трёхмерные слоистые массивы. Добавление третьего белка — трансглутаминазы (липкого фермента, склеивающего белковые молекулы) — позволило контролировать процесс, заставляя клетки рака печени формировать массивы толщиной всего в одну клетку.
Значение и перспективы
Это относительно простое взаимодействие между химическими веществами, поверхностью и клетками рака печи может быть полезно для совместного культивирования раковых клеток с другими типами клеток. Оно также позволяет масштабировать эти небольшие культуры клеток для высокопроизводительной работы, необходимой фармкомпаниям для тестирования большого числа кандидатов в лекарства.
"Мы ожидаем, что другие линии раковых клеток можно будет использовать для микропаттернинга аналогичных совместных культур", — сказал Киран Бхадрираджу, приглашённый исследователь NIST из Theiss Research.
Хотя использованная линия клеток рака печи важна для фармацевтической промышленности, учёные ещё не тестировали, будут ли другие типы раковых клеток формировать такие же 3-D структуры. Однако они настроены оптимистично, поскольку белки, которыми они покрывали поверхность, обычно используются и с другими видами раковых клеток.