Исследователи из Канады разработали первую платформу lab-on-a-chip для выращивания различных клеточных линий млекопитающих. Разработанная система может оказаться полезной для создания новых автоматических устройств, предназначенных для непрерывного выращивания клеток – объектов исследования цитологии и создания искусственных тканей.

Аарон Вилер (Aaron Wheeler) из Университета Торонто использовали цифровые микрокапиллярные технологии для непрерывного высева и роста клеток, при этом выращенные клеточные колонии могут перемещаться в другие места микрокапиллярной платформы для анализа. Хотя микрокапиллярные технологии, направленные на культивирование клеточных линий млекопитающих были разработаны и ранее, созданные до настоящего времени микрокапиллярные устройства могли применяться лишь для получения клеточной линии одного типа – после высевания клеток, роста клеточной колонии и ее анализа как от устройства, так и от выращенных клеток приходилось избавляться.

Микрокапиллярная платформа позволяет высевать клетки, выращивать и перемещать их в пределах платформы. (Рисунок из Lab Chip, 2010, DOI: 10.1039/c002147d)

Цифровые микрокапиллярные системы представляют собой устройства, в которых система поверхностных электродов используется для электромеханического возействия на каплю образца, такой подход позволяет перемещать изучаемый объект в любое место поверхности устройства, а также распределять каплю по резервуарам, а также разделять или сливать капли, оказывая влияние на протекание химических процессов. Вилеру удалось применить цифровые микрокапиллярные системы для культивирования клеток.

В устройстве Вилера традиционные резервуары, использующиеся в «классических» методах культивирования клеток, заменены на области электродов предопределенной формы, получивших название «подкладки для адгезии» (adhesion pads), в этих областях клетки высеиваются и растут в каплях. Свежая среда для клеточного роста без проблем поступает к клеткам за счет введения в систему новых капель-источников, которые при этом удаляют старую, отработанную среду. При обработке трипсином отобранные клетки перемещаются на новые подкладки для адгезии, что получает последовательно получать поколение за поколением клеток.

Вилер отмечает, что полное культивирование клеточной культуры простой процесс, который использует большое количество специалистов в области цитологии и молекулярной биологии, однако этот процесс представляет собой достаточно утомительную и длительную операцию, постоянно требующую от экспериментатора повышенного внимания. По словам канадского ученого, специалистам из его исследовательской группы показалась заманчивой идея разработки полностью автоматизированной системы, способной в течение недель работать без вмешательства человека.

Скотт Мартин (Scott Martin), специалист по микрокапиллярным аналитическим системам для изучения биологических объектов из Университета Сент-Луиса отмечает, что возможность получать нужные клеточные культуры представляет собой существенный шаг вперед в разработке устройств, обеспечивающих полностью автоматизированное исследование клеток, в которых культивирование клеток и их изучение будет проводиться в рамках одной и той же платформы.

Вилер полагает, что одним из важных способов применения новой методики может оказаться выращивание таких ценных клеточных линий, как, например, стволовые клетки (в данном случае для высеивания обычно бывает доступно небольшое количество исходных клеток). Предварительные данные позволяют предположить, что методика может применяться для всех типов клеток, над подтверждением этого предположения исследователи из группы Вилера и работают в настоящее время.