Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • moskalev
  • Био/​мол/​текст
  • Vitacoin

Счет на тысячи

Лаборатория-на-чипе может тестировать тысячу стволовых клеток одновременно

Лина Медведева, ХХ2 век

Исследователи из Института молекулярной инженерии Чикагского университета (Institute for Molecular Engineering at the University of Chicago) разработали «лабораторию-на-чипе», позволяющую исследовать тысячи отдельных клеток в течение недели. С её помощью можно проводить эксперименты, требующие более миллиона шагов в обычной лаборатории.

Статья Zhang et al. Ultra-multiplexed analysis of single-cell dynamics reveals logic rules in differentiation опубликована в журнале Science Advances.

Ultra-multiplexed.jpg

Устройство размером с кредитную карточку не только экономит время и деньги, но и позволяет по-новому взглянуть на реакцию отдельных стволовых клеток на различные молекулы и окружающую среду.

Когда учёные исследовали нейральные стволовые клетки на этом устройстве и проанализировали данные, они обнаружили несколько новых закономерностей, определяющих время и последовательность поступления сигналов, необходимых для дифференцирования или обновления клеток. Этот результат может иметь значение для понимания развития мозга и для иммунотерапии.

«Мы хотели разработать микроструйное устройство для автоматической сортировки, визуализации и культивирования отдельных клеток, имеющее высокую пропускную способность, – говорит профессор Савас Тай (Savas Tay), ведущий автор исследования. – Мы достигли этого, теперь у нас есть понимание, как стволовые клетки принимают решения. Это удивительно».

Клетки в нашем организме постоянно реагируют на различные сигналы и изменения в среде. Например, сигналы в стволовых клетках, получаемые в разные моменты времени, определяют выбор того, как клетка будет развиваться. Один сигнал может привести к преобразованию в новую клетку, другой – к сохранению формы.

Сейчас исследователи не имеют возможности изучать сигналы молекул на отдельных клетках внутри организма. Такой анализ потребует лаборатории с дорогостоящими длительными экспериментами, и в итоге невозможно будет проверить все возможные результаты.

Микроструйное устройство с небольшими отсеками, тоннелями и клапанами позволило исследователям ускорить и автоматизировать процесс изучения реакций в клетках. Но эти устройства располагали ограниченным числом отсеков, что означало, что исследователи могли тестировать только определённое количество условий для каждой клетки, и не могли поддерживать клетки живыми достаточно долго, чтобы иметь возможность всесторонне изучать их.

Тай и его коллеги решили эти проблемы. Они разработали микроструйное устройство с 1500 автоматическими отсеками, что намного выше, чем у более ранних (менее 100 отсеков) аналогичных устройств. Устройство может выполнять несколько задач: стимуляция клеток, выращивание, создание изображений и сортировка. Ранее их выполняли отдельные устройства. Оно может выращивать клетки в различных режимах, поэтому можно изучать различные типы клеток одновременно.

Также, устройство может поддерживать жизнь клеток в течение гораздо большего времени благодаря новой технологии распространения среды в выращиваемых клетках. Обычно, чтобы сохранить клетки в живых, исследователи должны были менять среду, в которой они содержатся, каждые несколько часов. Такие замены всегда стресс для клетки, и после нескольких стрессов клетки умирают. Новая техника распространяет среду во внутреннее пространство электролизёра, это более мягкий процесс, без резких изменений, без стрессов для клеток.

В первом эксперименте с прибором исследователи изучили, как различные сигналы молекул влияют на результат работы нейральных стволовых клеток мыши. Такие эксперименты порождают огромные массивы данных; чтобы найти в них закономерности, Тай в сотрудничестве с профессором медицины и генетики Чикагского университета (UChicago) Андреем Ржецким (Andrey Rzhetsky) пропустили их через нейронную сеть.

Они обнаружили, что некоторые комбинации сигналов суммируются и заставляют клетки дифференцироваться, в то время как другие молекулы останавливают этот процесс. Время подачи сигналов также имеет большое значение. Если молекула доставлена в нужное время, она может повлиять на тип изменения стволовых клеток, стимулируя, например, вместо дифференцирования самообновление.

«Существуют некоторые последовательности высоко оптимальных сигналов, и их расположение во времени имеет значение, – говорит Тай. – Ранее не было способа их динамического наблюдения, и нельзя было понять принципы их реакции».

В дальнейшем исследователи надеются использовать прибор для изучения органоидов, выращивания тканей из стволовых клеток, организуемых в небольшие органы.

В итоге, подобное устройство может быть использовано для иммунотерапии, когда стимулируется иммунная система пациента, чтобы помочь ему бороться с болезнью. Стволовые клетки пациента могут быть взяты у него, помещены в устройство – и так выявлена правильная комбинация молекул, клетки же развиты в определённую линию и впоследствии помещены обратно в организм.

«Мы хотим научиться использовать это устройство для решения самых различных проблем клеточной биологии», – заключил Тай.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru


Читать статьи по темам:

биочипы молекулярная биология Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Биочип для «жидкой биопсии»

Устройство, прототип которого протестирован на животных, может непрерывно собирать живые раковые клетки из крови пациента.

читать

Нерв-на-чипе

Новая платформа «нерв-на-чипе» открывает новые перспективы использования чипов для улучшения результатов нейропротезирования.

читать

Бескровный контроль глюкозы

Наклеенный на запястье пластырь определяет уровень глюкозы в крови, не требуя образца крови, и отправляет данные на экран гаджета.

читать

Как выловить раковые клетки

Технология CapioCyte позволяет связывать 200 опухолевых клеток в 1 миллилитре крови и отслеживать реакцию опухоли на терапию.

читать

«Тело-на-чипе»

Группа учёных, работающих с DARPA, создала микрожидкостную платформу для имитации взаимодействия до десяти органов человека.

читать