Mapowanie migracji komórek z wykorzystaniem naturalnej topografii
Badacze z projektu MATRIXASSAY starali się połączyć rozległą wiedzę fachową partnerów projektu i wykorzystać innowacje technologiczne współpracujących podmiotów z sektora przemysłowego, aby opracować narzędzie służące ocenie migracji komórek na powierzchniach.
Znacznie więcej niż tylko skrobanie powierzchni
Zeskrobanie obszaru komórek to standardowa metoda, polegająca na badaniu procesu gojenia się ran i obserwowaniu, w jaki sposób komórki wypełniają powstałą lukę. Jednakże w trakcie używania tak zwanego testu rysy (ang. „scratch assay”) mogą wystąpić problemy, jako że często podczas testu usuwa się również powłokę znajdującą się pod powierzchnią. „Szczególnie ważne jest to, że powierzchnie odzwierciedlają macierze pozakomórkowe, na które komórki natykają się w organizmie”, tłumaczy Brian Rodriguez, profesor fizyki na uczelni University College Dublin oraz koordynator projektu. Projekt MATRIXASSAY realizowany jest przy wsparciu programu „Maria Skłodowska-Curie”, a uczestniczący w nim naukowcy opracowali nową metodę śledzenia migracji komórek. Samoorganizujący się klaster komórek, sferoid lub organoid, jest umieszczany bezpośrednio w środku każdej mikropłytki z 96 dołkami, na której hoduje się tkankę. „Aby imitować różne naturalnie występujące macierze pozakomórkowe w naszym ciele, dołki pokryto błonami dopasowanych włókienek kolagenowych o kontrolowanej średnicy”, wyjaśnia Rodriguez. Inną zaletą metody MATRIXASSAY jest to, że jest w pełni zgodna z podejściami opartymi na akwizycji i wieloparametrowej analizie obrazu (ang. „high-content imaging”) i można ją wykorzystać do badania wpływu cech topograficznych i właściwości mechanicznych. Przetestować można nawet wpływ leków na zdolność komórek do migracji. Umieszczenie steroidu w sposób odtwarzalny w samym środku dołka może pomóc oszczędzić czas i miejsce do przechowywania danych, dzięki temu że nie ma konieczności tworzenia wielu obrazów.
Przyszłe postępy w badaniach naukowych zgodne z naturalnymi ścieżkami
Profesor Rodriguez wyjaśnia swoje plany dotyczące kierunku badań: „Skoro już opracowaliśmy prototyp, mamy nadzieję wykorzystać go do zbadania mechanicznego i topograficznego wpływu na migrację komórek dla różnych linii komórkowych i w różnych warunkach”. Wyniki projektu wraz z wcześniej opublikowanymi pracami wskazują, że w zależności od topografii kolagenu niektóre komórki będą migrować preferencyjnie w kierunku dopasowania lub prostopadle do kierunku dopasowania. Weźmy za przykład strukturę ścięgna – jest ona pomarszczona, co zwiększa jej wytrzymałość oraz właściwości pochłaniania wstrząsów.
Wyzwania związane z różnorodnością
„Chyba każdy duży międzynarodowy projekt obejmujący wiele sektorów wiąże się z pewnymi trudnościami, pomimo działań mających na celu zmniejszenie ryzyka. Nie inaczej było w naszym przypadku, by przywołać chociażby problemy z uzyskaniem wiz do Stanów Zjednoczonych po wyborach w 2016 roku!”, mówi Rodriguez. Zespół zmagał się z różnymi problemami, od przewidywanych trudności technicznych po nieoczekiwane odejście partnera konsorcjum. Profesor podkreśla, że badacze często nie doceniają, ile czasu i zasobów potrzeba, by zrealizować ambitny plan. Konieczna jest równowaga pomiędzy często sprzecznymi wymogami, jednak zdrowy poziom braku równowagi pomaga skoncentrować wysiłki i skutkuje tworzeniem innowacji.
Zgodność z wymogami rynkowymi i liczne zastosowania dla produkcji części biomedycznych
„Pod wieloma względami praca dopiero się zaczyna. Mamy nadzieję dopracować i opublikować nasze wyniki”. Projekt rozwiązania MATRIXASSAY opiera się na solidnych fundamentach. System jest zgodny z różnymi dostępnymi na rynku mikropłytkami oraz wkładkami do mikropłytek. Zastosowanie systemu nie ogranicza się do umieszczania sferoidów; można go również używać do znajdowania mikronośników (komórek w macierzy podpierającej) w określonych lokalizacjach na trójwymiarowych biodrukowanych strukturach wykorzystywanych przy produkcji części biomedycznych.
Słowa kluczowe
MATRIXASSAY, zadrapanie, migracja komórek, macierze pozakomórkowe, kolagen, mikropłytka, test
