Ученые вырастили фрагмент самоорганизующейся мозговой ткани
Ученые из США и Индии напечатали на 3D-принтере биореактор, в котором вырастили крошечный зародыш мозга — фрагмент самоорганизующейся мозговой ткани. Такие прообразы различных органов, известные как органоиды, ученые используют для наблюдения за ростом и развитием клеточных структур в режиме реального времени. Результаты исследования опубликованы в журнале Biomicrofluidics.
Для наблюдения за растущими органоидами обычно используют лабораторные чашки с множеством лунок, помещенные в планшет со стеклянным дном. Такие планшеты очень дороги и совместимы только с определенными микроскопами. К тому же они не позволяют контролировать параметры питательной среды, в которую помещена растущая ткань.
Исследователи из Массачусетского технологического института и Индийского технологического института в Мадрасе предложили альтернативу — напечатанную на 3D-принтере недорогую, многоразовую и легко регулируемую платформу. Материал, из которого сделана платформа, — биосовместимая смола, используемая в стоматологической хирургии, которая затвердевает под воздействием ультрафиолетового света.
"Наши затраты на разработку значительно ниже, чем у традиционных продуктов культивирования органоидов на основе чашки Петри или спинового биореактора, — приводятся в пресс-релизе Американского института физики слова первого автора исследования Икрам Хана (Ikram Khan). — Кроме того, чип можно мыть дистиллированной водой, сушить, автоклавировать и использовать повторно".
Конструкция включает лунки, в которые после стерилизации поместили живые клетки; и подведенные к лункам микрофлюидные каналы, через которые доставляется питательная среда и препараты. Система подачи питательных веществ и поддержания температуры полностью автоматизирована. Сверху лунки закрыты предметным стеклом, через которое ученые наблюдают за ростом тканей.
Чтобы проверить свое устройство, авторы вырастили из клеток человека небольшое количество самоорганизующейся мозговой ткани. Они наблюдали за растущими органоидами мозга под микроскопом в течение семи дней. За это время на небольшом участке ткани мозга образовалась полость, или желудочек, окруженный самоорганизующейся структурой, напоминающей развивающийся неокортекс.
При этом процент погибших за неделю клеток был ниже, чем в обычных устройствах культивирования. Авторы считают, что этого удалось добиться благодаря использованию технологии микрофлюидики.
"Одно из преимуществ нашего микрожидкостного устройства состоит в том, что оно обеспечивает постоянную перфузию культуральной камеры, которая более точно имитирует естественную физиологическую перфузию ткани, чем обычная установка, и, таким образом, снижает гибель клеток в ядре органоида", — объясняет Хан.
Исследователи надеются в будущем увеличить емкость своего устройства за счет добавления дополнительных лунок, а также планируют интегрировать в конструкцию дополнительные инструменты для наблюдения и аналитики.