Nowy zminiaturyzowany system mikromacierzowy umożliwia prowadzenie spersonalizowanych badań przesiewowych leków
Istniejące metodologie badań przesiewowych leków są pracochłonne, wymagają dużej liczby komórek i drogiego zautomatyzowanego sprzętu. Ponadto, biopsje dostarczają często niewystarczającej ilości komórek na potrzeby tradycyjnych metod, co oznacza konieczność dalszej miniaturyzacji testów przesiewowych.
Wysokowydajna mikromacierz do badań przesiewowych leków
W finansowanym przez Unię Europejską projekcie DROPCELLARRAY wykorzystano unikalne właściwości mikromacierzy superhydrofobowo-hydrofilowych w celu stworzenia nowej platformy do badań przesiewowych leków. Naszym celem było opracowanie zminiaturyzowanego, wysokowydajnego systemu do badań przesiewowych leków w żywych komórkach”, wyjaśnia koordynator projektu dr Pavel Levkin. Technologia DROPCELLARRAY pozwala na równoległe przeprowadzanie do 300 000 eksperymentów komórkowych w małych mikrokropelkach na jednym chipie. Każda kropelka jest odizolowana w określonym miejscu na chipie, co umożliwia indeksowanie przestrzenne, pomiary poklatkowe i przesiewanie przyległych lub nieprzyległych komórek. Bariery superhydrofobowe umożliwiają całkowite odizolowanie mikrozbiorników, zapobiegając zanieczyszczeniu krzyżowemu i migracji komórek. Co ważne, w porównaniu z tradycyjnymi mikropłytkami, minimalna objętość materiału kropelkowego pozwala na analizę bardzo niewielu komórek, takich jak rzadkie komórki macierzyste i pierwotne. Jednocześnie pozwala to zmniejszyć koszty i zaoszczędzić na wymaganych odczynnikach. Naukowcy dopracowali chemię powierzchni, fotochemię i technologię umożliwiające tworzenie przezroczystych i biokompatybilnych wzorów na mikromacierzach. Było to niezwykle istotne dla tworzenia barier superhydrofobowych i oddzielenia od siebie tysięcy reakcji przesiewowych na macierzy. „Przeniesienie zupełnie nowej technologii mikromacierzy kropelkowych, opartej na mikromacierzach superhydrofobowo-hydrofilowych, z fazy badań podstawowych do analiz prowadzonych na prawdziwych komórkach jest niewątpliwie najważniejszym osiągnięciem projektu”, podkreśla dr Levkin. Patrząc wstecz, mówi, że „nie byłoby to możliwe bez ciężkiej pracy i motywacji zespołu DROPCELLARRAY, który opracował produkt, używany obecnie przez wiele laboratoriów, w tym kilka firm farmaceutycznych”.
Platforma mikromacierzowa, która wspiera trójwymiarową hodowlę komórek
Platforma DROPCELLARRAY umożliwia hodowlę komórek w systemach trójwymiarowych, takich jak hydrożele, sferoidy komórkowe czy ciała embrionalne. Trójwymiarowe systemy hodowli mają większe znaczenie fizjologiczne, ponieważ odwzorowują mikrośrodowisko in vivo komórek, pomagając tym ostatnim rozwijać się w sposób bardziej naturalny. Hydrożele to miękkie, hydrofilowe, usieciowane polimery, które naukowcy wykorzystali do stworzenia mikrośrodowiska hodowli, które może wspomagać analizę i ekspansję populacji komórek macierzystych. Komórki te są trudne w hodowli, ponieważ szybko tracą swój potencjał komórek macierzystych i różnicują się. Z tych względów system DROPCELLARRAY powinien znaleźć zastosowanie w badaniach nad komórkami macierzystymi, medycynie regeneracyjnej i biologii komórkowej w ogóle.
Przyszłość technologii DROPCELLARRAY
Platforma mikromacierzy kropelkowej została pozytywnie oceniona przez partnerów ze środowiska akademickiego oraz kilka firm farmaceutycznych. Macierze są oferowane przez firmę spin-off Aquarray GmbH, która opracowuje produkty dla medycyny spersonalizowanej, badań przesiewowych komórek i zminiaturyzowanych eksperymentów komórkowych. Firma aktywnie rekrutuje personel naukowy i ma nadzieję, że uda jej się przyciągnąć inwestorów, którzy pomogą w rozwoju nowej technologii i rozszerzaniu zakresu jej zastosowań. Jednym z celów, jeżeli chodzi o przyszłość, jest wprowadzenie technologii DROPCELLARRAY do każdego laboratorium i każdej firmy biotechnologicznej i farmaceutycznej na świecie. Dr Levkin przewiduje, że ostatecznie technologia „będzie wykorzystywana przez szpitale do zastosowań z zakresu medycyny spersonalizowanej, w badaniach biologicznych oraz w syntezie materiałów”.
