Automatyzacja procesu produkcji komórek macierzystych
Badania przesiewowe prowadzone na bazie komórek stanowią w dziedzinie mikrobiologii powszechnie stosowaną metodę, która pozwala między innymi określić działanie i ocenić bezpieczeństwo stosowania nowych leków. Proces opracowywania nowych produktów leczniczych został w ostatnim czasie udoskonalony dzięki wykorzystaniu ludzkich indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (hiPSC), które otwierają nowe możliwości również dla medycyny spersonalizowanej i/lub regeneracyjnej. W ramach finansowanego ze środków UE projektu DROPTECH (Hanging drop based automated and parallelized cell technology platform for production and testing) opracowano zautomatyzowane procesy hodowli pluripotencjalnych komórek macierzystych, włączając w to hiPSC. Nowe procesy obejmują zintegrowane metody odczytu stworzone z myślą o badaniach wysokowydajnych i badaniach HCS (high-content screening) wykorzystujących wspomniane komórki. Platforma została zaprojektowana, aby umożliwić błyskawiczne badania przesiewowe mające na celu ocenę embriotoksyczności oraz ograniczyć konieczność przeprowadzania testów na zwierzętach. Prace rozpoczęto od analizy wymagań systemowych i przygotowania właściwych specyfikacji. Zespół opracował również zbiór standardowych procedur przebiegu pracy w obrębie badań zakładających wykorzystanie komórek. Procedury te obejmują między innymi utrzymanie hodowli, krioprezerwację, regenerację, różnicowanie komórek hiPSC w komórki sercowe, a także dostawy kontrolowanych pod względem jakości linii komórkowych hiPSC. Pełny przebieg pracy został odpowiednio dostosowany w drodze szeregu udoskonaleń. Naukowcy stworzyli system umożliwiający automatyczną produkcję i hodowlę skupisk komórek macierzystych, wykorzystując technikę wiszącej kropli. Tego rodzaju krople pozwalają na kontrolowanie warunków hodowli kultury w małych partiach. Platforma umożliwia prowadzenie ustandaryzowanych wysokowydajnych badań przesiewowych w poszczególnych zastosowaniach, włączając w to identyfikację związku wiodącego, badania toksyczności i przygotowanie komórek do celów medycyny regeneracyjnej. Test na embrionalnych komórkach macierzystych (EST) jest obecnie jedyną zatwierdzoną metodą badania embriotoksyczności in vitro. Z tego względu naukowcy wykorzystali go w celu walidacji opracowanej w ramach projektu platformy. Owocem prowadzonych przez badaczy prac była automatyzacja szeregu procesów EST z wykorzystaniem układów robotycznych i mikroprzepływowych. Wspomniane procesy to między innymi ekspansja komórek, tworzenie ciał embrioidalnych, różnicowanie w komórki sercowe, dodawanie związków z wykorzystaniem techniki wiszącej kropli oraz przeniesienie do przestrzeni dwuwymiarowej. Wykorzystany system komórkowy z powodzeniem wdrożono również w obrębie zastosowań hiPSC. Platforma stworzona dzięki osiągnięciom projektu DROPTECH zawiera rozwiązania do monitorowania, które umożliwiają automatyczne gromadzenie informacji dotyczących potencjału rozwojowego używanego modelu komórek. W toku prowadzonych prac nie stwierdzono rozbieżności w stosunku do tradycyjnej, wysoce skomplikowanej procedury ręcznej. Opracowany system pozwala na szybką i wydajną hodowlę komórkową w kroplach, która ułatwi proces oznaczania. Nowa metoda wesprze opracowywanie nowych leków, badania toksyczności i rozwój medycyny regeneracyjnej.
Słowa kluczowe
Komórka macierzysta, ludzkie indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste, DROPTECH, automatyzacja hodowli, embriotoksyczność
