Роботизированный подход может ускорить исследования в области регенеративной медицины.
Ученые из медицинской школы Университета Вашингтона в Сиэтле разработали роботизированную систему для быстрого выращивания мини-органов человека, полученных из стволовых клеток. По словам доктора Бенджамина Фридмана UW, ведущего автора исследования - прогресс в выращивании мини-органов позволит расширить как фундаментальные исследования, так и создание лекарств.
«Фактически мы создали новое оружие в борьбе с болезнями», - сказал Фридман.
Описание новой технологии было опубликовано в журнале «Cell Stem Cell». Ведущими авторами были ученые из лаборатории Фридмана и специалисты из Медицинской школы Мичиганского университета.
Фридман объяснил, что традиционно выращивание клеток для исследований в биомедицине представляет собой их простую культивацию, в виде плоских двумерных листов. Но в последнее время ученым удалось успешно выращивать стволовые клетки в виде сложных трехмерных структур, называемых мини-органами или органоидами. Они в определенной степени похожи на рудиментарные органы и во многом ведут себя аналогично. Хотя эти свойства и делают органоиды идеальными для биомедицинских исследований, но их массовое производство проблематично. По словам разработчиков, возможность массового производства органоидов с помощью новой роботизированной технологии обладает огромным потенциалом .
В новом исследовании ученые провели выращивание стволовых клеток в органоидах с помощью автоматизированной роботизированной системы. Хотя подобные подходы были успешными со взрослыми стволовыми клетками, это первый успешный опыт автоматизации производства органоидов из полипотентных стволовых клеток. Этот тип клеток универсален и способен трансформироваться в любой тип ткани.
В этом процессе роботы, обрабатывающие жидкость, вводили стволовые клетки в пластинки с 384 миниатюрными лунками, где затем они в течение 21 дня превратились в органоиды почек. Каждая маленькая микролунка обычно содержала десять или более органоидов, и каждая пластинка содержала тысячи органоидов. Со скоростью, которая произвела бы впечатление на линию сборки автомобилей Генри Форда, роботы могли производить много пластин за небольшой промежуток времени.
Ученые также провели обучение роботов для обработки и анализа органоидов, которые они производили. Ученые из Университета Мичигана использовали автоматизированную технику секвенирования одноядерных РНК для идентификации всех типов клеток, обнаруженных в органоидах.
Кроме того, исследователям удалось найти метод увеличения количества клеток формирующих кровеносные сосуды в органоидах, что позволяло сделать их почти аналогичными настоящим почкам.
Исследователи также использовали свою новую технику для поиска лекарств, которые могут повлиять на болезни. В одном из этих экспериментов они продуцировали органоиды с мутациями, которые вызывают поликистоз почек и это часто приводит к почечной недостаточности.
При этом заболевании крошечные трубки в почках и других органах раздуваются и образуют расширяющиеся кисты, которые вытесняют здоровую ткань.
В своем эксперименте исследователи подвергли органоиды с поликистозом почек ряду веществ. Они обнаружили, что один из факторов, называемый blebbistatin, который блокирует белок, называемый миозином, привел к значительному увеличению числа и размеров кист. Полученные результаты позволят определить новые пути лечения заболеваний почек.
