الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد للزراعات المشتركة للخلايا العصبية النجمية المشتقة من iPSC لتطبيقات الفحص
September 29th, 2023
هنا ، نقدم بروتوكولا لإنتاج 3D-bioprint cocultures من الخلايا العصبية والخلايا النجمية المشتقة من iPSC. يوضح نموذج الاستزراع المشترك هذا ، الذي تم إنشاؤه داخل سقالة هيدروجيل بتنسيقات 96 أو 384 بئرا ، قابلية عالية للبقاء بعد الطباعة ونمو الخلايا العصبية في غضون 7 أيام ويظهر التعبير عن علامات النضج لكلا النوعين من الخلايا.
نمذجة الخلايا 3D هي مجال جديد توسع بشكل كبير في العقد الماضي. وقد ثبت أن هذه النماذج تسهل نمو الخلايا العصبية وتمثل الأنماط الظاهرية للمرض بشكل أكثر دقة. ومع ذلك ، نعتقد أن هناك تحولا نحو جعل هذه النماذج ذات إنتاجية أعلى وضرورة لتبني الأتمتة في التطوير.
يمكن أن تكون الطرق التقليدية لتطوير الثقافات ثلاثية الأبعاد شاقة وتستغرق وقتا طويلا لتأسيسها ، ولكن الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد هي تقنية يمكن تطبيقها لتوسيع نطاق عمليات التطوير هذه. تسمح هذه التقنية بإنشاء مئات النماذج المتطابقة بكفاءة ودون خطأ بشري. يطور هذا البروتوكول ثقافات معقدة لأن الخلايا العصبية تزرع في 3D في مصفوفات هيدروجيل نشطة بيولوجيا.
ولكن بشكل حاسم ، يعطي هذا البروتوكول الأولوية للسرعة والراحة في تطوير النموذج ، والتي يمكن أن تفتقر إلى هذا المجال ويمكن أن تعيق التنفيذ في الصناعة. يحدد هذا البروتوكول طريقة لإنشاء العديد من الثقافات المشتركة 3D بكفاءة عالية مع مدخلات محدودة من المستخدمين. نأمل أن يؤدي ذلك إلى إزالة الحواجز التي تحول دون استخدام نماذج زراعة الخلايا المعقدة ضمن فحوصات عالية الإنتاجية وتسهيل إجراء مزيد من التحقيق في تأثير ثقافة 3D على أنواع الخلايا العصبية.
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة بروتوكولًا للإنتاج الفعّال للثقافات المشتركة ثلاثية الأبعاد المطبوعة لخلايا الخلايا الجذعية متعددة القدرات المستحثة المشتقة من الخلايا العصبية والخلايا النجمية داخل سقالات هيدروجيلية. يعمل النموذج المطور في تنسيقات 96 أو 384 بئرًا ويظهر قابلية عالية للبقاء بعد الطباعة ونمو نتوءات عصبية خلال سبعة أيام، بينما يعبر عن علامات النضج لكلا نوعي الخلايا. يهدف هذا النهج إلى تعزيز الإنتاجية والأتمتة لأنظمة زراعة الخلايا ثلاثية الأبعاد.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- علم الأعصاب
- بيولوجيا الخلية
- التكنولوجيا الحيوية
الخلفية
- تقدمت نماذج الخلايا ثلاثية الأبعاد بسرعة، مما مكن من تمثيلات أكثر دقة لأنماط الأمراض.
- الطرق التقليدية لتطوير الثقافة ثلاثية الأبعاد غالبًا ما تكون كثيفة العمالة وتستغرق وقتًا طويلاً.
- يوفر الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد حلاً من خلال أتمتة وتوسيع تطوير الثقافات المعقدة.
- يمكن لهذه التقنية إنتاج العديد من النماذج المتطابقة بسرعة، مما يقلل من الخطأ البشري في العملية.
هدف الدراسة
- إنشاء بروتوكول عالي الإنتاجية لإنشاء ثقافات مشتركة ثلاثية الأبعاد للخلايا العصبية.
- تحسين سرعة وراحة تطوير النموذج في أبحاث علم الأعصاب.
- تسهيل المزيد من التحقيق في تأثيرات بيئات الثقافة ثلاثية الأبعاد على أنواع الخلايا العصبية.
الطرق المستخدمة
- يستخدم المنبر الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد لإنشاء ثقافات مشتركة داخل مصفوفات هيدروجيلية.
- يشمل النموذج البيولوجي الخلايا العصبية والخلايا النجمية المشتقة من الخلايا الجذعية متعددة القدرات المستحثة، والتي تزرع في بيئة ثلاثية الأبعاد خاضعة للتحكم.
- يؤكد هذا البروتوكول على إنشاء ثقافة مشتركة فعالة مع الحاجة إلى تدخل مستخدم بسيط.
- تتضمن الجداول الزمنية الرئيسية تقييم قابلية الخلايا للبقاء ونمو نتوءات عصبية خلال فترة سبعة أيام.
- تستخدم سقالات هيدروجيلية لدعم السلامة الهيكلية والوظيفية للخلايا.
النتائج الرئيسية
- أظهرت نموذج الثقافة المشتركة قابلية عالية للبقاء بعد الطباعة ونمو نتوءات عصبية كبير خلال سبعة أيام.
- أظهر كلا نوعي الخلايا التعبير عن علامات النضج، مما يشير إلى التطور الناجح.
- يدعم إنشاء النموذج السريع المزيد من تطبيقات البحث والاختبار الإضافي.
- تسلط الاستنتاجات الضوء على إمكانيات هذا البروتوكول للتغلب على الحواجز الحالية في نماذج زراعة الخلايا المعقدة.
الاستنتاجات
- تظهر الدراسة طريقة جديدة لتطوير أنظمة ثقافات مشتركة ثلاثية الأبعاد قابلة للتوسيع في أبحاث علم الأعصاب.
- قد يؤثر هذا التقدم بشكل كبير على مستقبل المقايسات عالية الإنتاجية في أبحاث الخلايا العصبية.
- قد تؤدي الرؤى المكتسبة من استخدام الثقافات ثلاثية الأبعاد إلى تعزيز فهم الآليات العصبية واللدونة.
