Vědci vypěstovali fragment samoorganizující se mozkové tkáně

Vědci z USA a Indie pomocí 3D tiskárny vytiskli bioreaktor, v němž vypěstovali maličký zárodek mozku – fragment samoorganizující se mozkové tkáně. Podobných prototypů různých orgánů zvaných organoidy vědci užívají k pozorování růstu a vývoje buněčných struktur v režimu reálného času. Výsledky výzkumu byly uveřejněny v časopise Biomicrofluidics.

Pro pozorování rostoucích organoidů se obyčejně využívá laboratorních misek s velkým množstvím důlků, které se umisťují do tablet se skleněným dnem. Podobné tablety jsou velmi drahé a slučitelné jen se speciálními mikroskopy. A navíc znemožňují kontrolu parametrů živné půdy, v níž je umístěna rostoucí tkáň.

Výzkumníci z Massachusettského technologického institutu a Indického technologického institutu v Čennaí navrhli alternativu – levnou a snadno regulovatelnou platformu vícenásobného použití vytištěnou pomocí 3D tiskárny. Materiálem platformy je biologicky slučitelná pryskyřice užívaná ve stomatologické chirurgii, která tuhne působením ultrafialového záření.

„Naše náklady na vývoj jsou značně nižší, než u tradičních produktů kultivace organoidů na základě Petriho misky nebo spinového bioreaktoru,“ uvádí se ve zprávě pro tisk Amerického fyzického institutu slova prvního autora studie Ikrama Khana. „Kromě toho se může čip vymýt sterilizovanou vodou, osušit, autoklávovat a užívat opětovně,“ dodává se.

V konstrukci jsou důlky, do nichž byly po sterilizaci umístěny živé buňky, a k důlkům jsou přivedeny mikrofluidové kanály, jimiž se dodává kultivační médium a přípravky. Systém přívodu živných látek a zachování teploty je plně automatizovaný. Důlky jsou pokryty podložním sklíčkem, přes nějž vědci pozorují růst tkání.

Pěstování lidských buněk

Aby vědci své zařízení ověřili, vypěstovali z lidských buněk menší množství samoorganizující se mozkové tkáně. Následně pozorovali rostoucí organoidy mozku pomocí mikroskopu v průběhu sedmi dnů. Za tuto dobu vznikla na menším úseku mozkové tkáně dutina obklopená samoorganizující se strukturou připomínající vznikající neokortex.

Procento buněk, které během týdne zahynuly, bylo přitom menší, než v obyčejných zařízeních pro kultivaci. Autoři studie se domnívají, že se toho podařilo dosáhnout díky využití technologie mikrofluidiky.

„Jednou z předností našeho mikrofluidního zařízení je, že zajišťuje stálou perfúzi kulturální komory, která přesněji imituje přirozenou fyziologickou perfúzi tkáně, než obyčejné zařízení, a snižuje tím úmrtnost buněk v jádru organoidu,“ vysvětluje Khan.

Výzkumníci v budoucnu hodlají zvýšit kapacitu svého zařízení díky dodatečným důlkům, a plánují také do konstrukce integrovat více nástrojů pro pozorování a analýzu.