Automatisierte Stammzellproduktion
Das zellbasierte Screening ist eine weit verbreitete Methode in mikrobiologischen Studien, einschließlich der Bestimmung von Arzneimittelwirkungen und der Beurteilung der Sicherheit neuer Medikamente. Eine jüngste Verbesserung für die Wirkstoffforschung sind menschlich induzierte pluripotenten Stammzellen (human induced pluripotent stem cells, hiPSCs), die auch Möglichkeiten für eine personalisierte und / oder regenerative Medizin eröffnen. Das von der EU finanzierte DROPTECH-Projekt entwickelte automatisierte Handhabungsprozesse für pluripotente Stammzellen, einschließlich der hiPSCs. Die neuen Prozesse beinhalten integrierte Auslesemethoden für die Verwendung der Zellen in Hochdurchsatz- und High-Content-Assays. Die Plattform ist so konzipiert, dass sie schnell Embryotoxizitäts-Screenings produziert und die Notwendigkeit von Tierversuchen reduziert. Die Arbeit begann mit der Analyse der Systemanforderungen und der Entwicklung entsprechender Spezifikationen. Das Team entwickelte auch verschiedene Standard-Zell-Arbeitsabläufe. Diese umfassen Instandhaltung, Kryokonservierung, Wiederherstellung, Differenzierung der hiPSCs in Herzzellen und die Versendung von qualitätsgesteuerten HIPSC-Linien. Der komplette Arbeitsablauf wurde angepasst, um mehrere Verfeinerungen zu integrieren. Forscher entwickelten ein System für die automatisierte Produktion und Handhabung von Stammzellenaggregaten in hängenden Tropfen. Solche Tropfen erlauben die Kontrolle der Zellkulturbedingungen in kleinen Volumina. Die Plattform ermöglicht ein standardisiertes Hochdurchsatz-Screening in Anwendungen, einschließlich der Erkennung von Bleiverbindungen, Toxizitätstests und Zellpräparation für die regenerative Medizin. Der embryonale Stammzelltest (EST) ist die einzige derzeit genehmigte Methode zur In-vitro-Untersuchung der Embryotoxizität. Daher nutzten die Forscher den Test, um die Plattform des Projekts zu validieren. Die Projektentwicklungen ergaben die Automatisierung mehrerer EST-Prozesse mit Robotik- und mikrofluidischen Systemen. Die Prozesse umfassen Zellexpansion, embryoidale Körperbildung, kardiale Differenzierung, zusammengesetzte Addition in hängenden Tropfen und Transfer zu 2D-Bedingungen. Das verwendete Zellsystem wurde auch erfolgreich auf die hiPSC-Nutzung übertragen. Die Plattform von DROPTECH umfasst Überwachungslösungen, um Informationen über das Entwicklungspotential eines beliebigen Zellmodells automatisch zu erfassen. Die Ergebnisse zeigten keine Unterschiede gegenüber dem bisherigen komplexen manuellen Verfahren. Das resultierende automatisierte System ermöglicht eine schnelle und effiziente Handhabung von Zellkulturen in Tröpfchen, was den Assayprozess erleichtert. Die neue Methode unterstützt Wirkstoffforschung, Toxizitätstests und regenerative Medizin.
Schlüsselbegriffe
Stammzelle, menschlich induzierte pluripotente Stammzellen, DROPTECH, automatisierte Handhabung, Embryotoxizität
