Создана роботизированная система для автоматизации производства человеческих миниорганов, полученных из стволовых клеток.
Система была протестирована на производстве органоидов почек, включая модели поликистозных заболеваний почек.
Работа может заметно расширить использование миниорганов в фундаментальных исследованиях и разработке лекарств, считает руководитель исследования Бенджамин Фридман (Benjamin Freedman).
«Это новое «секретное оружие» в нашей борьбе с болезнями», — говорит Фридман.
Статья с описанием новой технологии опубликована 17 мая в журнале Cell Stem Cell.
Традиционный способ выращивания клеток для биомедицинских исследований состоит в том, чтобы культивировать их как плоские двумерные листы. Но в последние годы исследователи всё более успешно развивают стволовые клетки в более сложные трёхмерные структуры, называемые миниорганами или органоидами.
Органоиды похожи на рудиментарные органы и во многом ведут себя аналогично. Это свойство делает их идеальными для биомедицинских исследований, но одновременно создаёт проблему при необходимости массового производства. Новая роботизированная технология может быть решением этой проблемы.
Исследователи использовали роботизированную систему для автоматизации процедуры выращивания стволовых клеток в органоиды. Подобные подходы уже успешно применялись, впервые сообщается об успешной автоматизации производства органоидов из плюрипотентных стволовых клеток. Этот тип клеток универсален и способен становиться любым органом.
В ходе процесса робот помещал стволовые клетки в миниатюрные лунки на пластине. На одной пластине было до 384 лунок. Дальнейшие манипуляции в течение 21 дня превращали клетки в органоиды. В каждой лунке получается вырастить десять и более органоидов, таким образом, пластина содержит тысячи органоидов. По словам Фридмана, робот способен за 20 минут сделать работу, выполнение которой заняло бы день, если бы ею занимался человек.
«Кроме того, робот не устаёт и не совершает ошибок, — добавил Фриман. — Без сомнений, при выполнении повторяющихся, утомительных задач, подобных этой, роботы работают лучше, чем люди».
Кроме этого, роботы были запрограммированы обрабатывать и анализировать произведённые органоиды. Использовалась технология секвенирования РНК отдельных клеток, чтобы идентифицировать все типы клеток, обнаруженные в органоидах. Таким образом были получены данные, раскрывающие подробности развития и работы почек на клеточном уровне.
Исследователи также нашли способ значительно увеличить количество клеток кровеносных сосудов в органоидах, чтобы сделать их более похожими на настоящие почки. В ходе экспериментов с органоидами-моделями поликистозных заболеваний получены интересные результаты, объяснения которым учёные надеются найти в ходе дальнейшей работы.