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micro-maßstab engineering for cell biology

Micro-scale Engineering for Cell Biology

Micro-Maßstab Engineering for Cell Biology

Joel Goldman. Ich bin außerordentlicher Professor für Elektrotechnik und Informatik am MIT. Ich bin bereits fünf Jahre hier.Im Allgemeinen arbeiten wir an einer Kombination aus mikroskaliger Technik und Zellbiologie. Unsere Forschung konzentriert sich auf zwei Hauptbereiche. Der eine betrifft die Zellzytometrie im Allgemeinen, also beispielsweise die Entwicklung mikroskaliger Plattformen zur Zellsortierung.Ein Großteil davon basiert darauf, nach der Mikroskopie sortieren zu können, also in der Lage zu sein, verschiedene Zellen abzubilden und anschließend zu isolieren, oder vorgegebene Zellanordnungen hinsichtlich Zelltyp A zusammen mit Zelltyp B, exponiert gegenüber Reiz C, zu erzeugen, solche Arten von Funktionen. Und die andere Hälfte des Labors konzentriert sich auf Mikrotechnologien für die Stammzellbiologie. Der Hauptfokus liegt dabei auf embryonalen Stammzellen und vor allem auf der Untersuchung der Selbsterneuerung.Und wir führen verschiedene Dinge durch. Wir betreiben eine mikrofluidische Kultur, bei der wir eine Perfusionsflüssigkeit verwenden, um eine bessere Kontrolle über die diffusiblen Signale zu erzielen. Außerdem führen wir eine Musterung von Kolonien durch, um die Wechselwirkungen zwischen Kolonien gezielt steuern zu können.Und dann führen wir das Musterung von Zellen durch, und hier kommt der Bio-Flip-Chip zum Einsatz, mit dem im Wesentlichen einzelne Zellen transportiert und in definierte Anordnungen gebracht werden. Die Untersuchung auf der Platte ist ein hervorragender Ansatz, und wir konnten in den letzten 25 Jahren durch Experimente auf der Platte viel über die Stammzellbiologie lernen. Es ist also ein großartiger Ansatz, und wenn er funktioniert, sollten Sie ihn anwenden.Doch es gibt Zeiten, in denen die zusätzliche Kontrolle bis hin zu zellulären Längenskalen wichtig ist. Und es ist nicht schwer vorstellbar, dass die Fähigkeit, abhängig von der Zeit und im Maßstab von Zellen zu steuern, mit welchen Zellen sie interagieren, auf welchem Substrat sie sitzen und in welcher Umgebung sie baden, für die Gewebeentwicklung von Bedeutung ist. Bei morphogenetischen Prozessen und ähnlichen Vorgängen ist es vorteilhaft, wenn man eine Therapie entwickelt, die zugrundeliegende Biologie dafür zu verstehen, warum etwas geschieht.Daher dienen viele unserer Geräte der Beantwortung grundlegender Fragen wie: Warum erneuern sich Zellen, warum entscheiden sich embryonale Stammzellen zur Selbsterneuerung? Selbsterneuerung im Vergleich zur Differenzierung. Außerdem stellt sich die Frage, welche Faktoren wichtig sind, wenn man die Produktion hochskalieren möchte.Beispielsweise stellen wir nun bezüglich des Bio-Flip-Chips Fragen dazu, unter welchen Bedingungen und wie man die Zellen kultivieren muss, um das gewünschte Merkmal – etwa die Effizienz der Plating oder die Aufrechterhaltung des undifferenzierten Zustands – bestmöglich zu maximieren, und so weiter. Solche Fragestellungen. Und drittens hängt damit zusammen die gesamte Thematik, warum sich murine embryonale Stammzellen von humanen embryonalen Stammzellen unterscheiden.Worin unterscheiden sie sich? Ist es ein kulturelles Artefakt? Ist es grundlegend?Diese Art von Fragen. Ich denke, dass in den nächsten fünf bis zehn Jahren tatsächlich neue Therapien entwickelt werden, die aus embryonalen Stammzellen hervorgehen – was meines Erachtens bisher noch nicht gezeigt wurde. Aber wissen Sie, einige der Arbeiten im Bereich der Reprogrammierung, die kürzlich veröffentlicht wurden, und einige der Endpunkte, die die Forscher erreichen können, sind äußerst beeindruckend.Ich denke daher, dass, während ich vor einigen Jahren gesagt hätte, es sei noch 20 Jahre entfernt, es nunmehr wahrscheinlich nur noch fünf bis zehn Jahre entfernt ist.

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