Американские учёные сделали важный шаг вперёд на пути перехода клеточной терапии от ранних опытов к серийной практике. Биологи приспособили технику струйной печати для скоростного производства клеточных агрегатов, способных дифференцироваться в любые ткани.

Исследователи из медицинской школы Гарварда (Harvard Medical School) сосредоточили своё внимание на ранней стадии развития культуры эмбриональных стволовых клеток (ЭСК), когда они формируют так называемое эмбриоидное тело (ЭТ, embryoid body). Эти сферические конгломераты создаются из плюрипотентных ЭСК и воспроизводят в лабораторных условиях самые ранние стадии развития эмбриона.

Такие структуры служат моделями клеточных и молекулярных взаимодействий на первых этапах формирования организма (в случае человека — это недоступная иными методами исследования фаза). Кроме того, ЭТ при должном вмешательстве способны превращаться в культуры других клеток (нейронов, кардиомиоцитов и так далее), а потому важны для развития регенеративной медицины и технологии выращивания тканей и органов.

Однако на пути к расширению такой технологии встаёт проблема надёжного изготовления множества ЭТ без механической травмы, с нужными размерами, формой и однородностью, с высокой воспроизводимостью параметров от экземпляра к экземпляру.

Ранее для создания эмбриоидных тел применяли ручные пипетки и метод висячей капли (hanging-drop method). Но этот способ медлителен (на подготовку одной капли, в которой затем разовьётся ЭТ, необходимо потратить порядка 10 минут), не слишком аккуратен и не отличается надёжным повторением результата.

Рис. 1. Схема процесса массового производства эмбриоидных тел при помощи биопечати (иллюстрация Feng Xu, Utkan Demirci et al.).

По информации EurekAlert!, американцы решили эту проблему, заменив пипетку и руки лаборанта на биопринтер, печатающий на стекле (перевёрнутой крышке чашки Петри) стройные ряды микроскопических капелек с суспензией ЭСК (смотрите рисунок). Скорость такой печати может достигать 160 капель в секунду.

Затем крышку переворачивают и накрывают ею чашку. Подвешенные капельки остаются в таком положение 24 часа, за это время клетки собираются в ЭТ. Далее эмбриоидные тела перемещают на пластину с почти сотней углублений, в которых изолированные ЭТ развиваются ещё 96 часов, после чего с ними можно проводить дальнейшие работы.

Учёные успешно испытали свой метод на клетках мыши, но в теории он применим и к человеческим ЭСК. Теперь гарвардская команда намерена сравнить функциональность клеток, выращенных новым и старым способом.

Результаты нынешнего опыта изложены в статье

Feng Xu, BanuPriya Sridharan, ShuQi Wang, Umut Atakan Gurkan, Brian Syverud, and Utkan Demirci Embryonic stem cell bioprinting for uniform and controlled size embryoid body formation. – Biomicrofluidics 5, 022207 (2011); doi:10.1063/1.3580752 (8 pages).