הדפסה ביולוגית תלת-ממדית של תרביות נוירון-אסטרוציטים אנושיות שמקורן ב-iPSC עבור יישומי סינון
September 29th, 2023
כאן, אנו מציגים פרוטוקול לייצור תרביות משולבות בהדפסה ביולוגית תלת-ממדית של נוירונים ואסטרוציטים שמקורם ב-iPSC. מודל קוקולטורה זה, שנוצר בתוך פיגום הידרוג'ל בפורמטים של 96 או 384 בארות, מדגים כדאיות גבוהה לאחר ההדפסה וצמיחת עצבים תוך 7 ימים ומראה את הביטוי של סמני בשלות עבור שני סוגי התאים.
מידול תאים תלת ממדי הוא תחום חדשני שהתרחב באופן אקספוננציאלי בעשור האחרון. מודלים אלה הוכחו הן להקל על צמיחה עצבית ובאופן מדויק יותר לייצג פנוטיפים של מחלות. עם זאת, אנו מאמינים שיש שינוי לכיוון הפיכת מודלים אלה לתפוקה גבוהה יותר וצורך לאמץ אוטומציה בתוך הפיתוח.
שיטות מסורתיות לפיתוח תרבויות תלת-ממדיות יכולות להיות מייגעות וגוזלות זמן להקמה, אך הדפסה ביולוגית תלת-ממדית היא טכנולוגיה שניתן ליישם כדי להרחיב את תהליכי הפיתוח הללו. טכנולוגיה זו מאפשרת ליצור מאות דגמים זהים ביעילות וללא טעויות אנוש. פרוטוקול זה מפתח תרביות מורכבות מכיוון שהתאים העצביים גדלים בתלת-ממד במטריצות הידרוג'ל פעילות ביולוגית.
אבל באופן קריטי, פרוטוקול זה מתעדף מהירות ונוחות בפיתוח מודלים, אשר יכול להיות חסר בתחום זה יכול לעכב את היישום לתוך התעשייה. פרוטוקול זה מגדיר שיטה להקים תרבויות תלת-ממדיות רבות ביעילות רבה עם קלט מוגבל מהמשתמשים. אנו מקווים שזה יסיר מחסומים לשימוש במודלים מורכבים של תרביות תאים במבחני תפוקה גבוהה ויקל על חקירה נוספת של ההשפעה של תרבית תלת-ממדית על סוגי תאים עצביים.
סקירה
מחקר זה מציג פרוטוקול לייצור יעיל של תרבויות תאים תלת-ממדיות שהוטבעו באמצעות 3D של נוירונים ותאי אסטרוציטים שמקורם ב-iPSC בתוך רשתות הידרוג'ל. המודל שפותח פועל בפורמטים של 96 או 384 באריות ומדגים שיעור הישרדות גבוה לאחר ההדפסה וצמיחת נוירונים תוך שבעה ימים, תוך ביטוי מדדי בגרות לשני סוגי התאים. גישה זו נועדה לשפר את התפוקה והאוטומציה של מערכות תרביות תאים תלת-ממדיות.
רכיבי מחקר עיקריים
תחום המדע
- מדעי המוח
- ביולוגיה של התא
- ביוטכנולוגיה
רקע
- דוגמנות תאים תלת-ממדית התקדמה במהירות, והיא מאפשרת ייצוגים מדויקים יותר של פנוטיפים של מחלות.
- שיטות מסורתיות לפיתוח תרביות תלת-ממדיות הן לרוב תובעניות בעבודה ואורכות זמן רב.
- הדפסה ביולוגית תלת-ממדית מציעה פתרון על ידי אוטומציה והגדלת היקף פיתוח תרבויות מורכבות.
- טכנולוגיה זו יכולה לייצר במהירות מודלים זהים רבים, ומזערה את השגיאה האנושית בתהליך.
מטרת המחקר
- ליצור פרוטוקול בעל תפוקה גבוהה להקמת תרבויות תאים תלת-ממדיות של תאי עצב.
- לשפר את המהירות והנוחות של פיתוח מודלים במחקר מדעי המוח.
- לאפשר חקירה נוספת להשפעות סביבות תרבית תלת-ממדיות על סוגי תאים עצביים.
שיטות ששימשו
- הפלטפורמה משתמשת בהדפסה ביולוגית תלת-ממדית ליצירת תרבויות בתוך מטריצות הידרוג'ל.
- המודל הביולוגי כולל נוירונים ותאי אסטרוציטים שמקורם ב-iPSC, הגדלים בסביבה תלת-ממדית מבוקרת.
- פרוטוקול זה מדגיש הקמה יעילה של תרביות עם צורך מינימלי בהתערבות המשתמש.
- צירי זמן עיקריים כוללים הערכת הישרדות התאים וצמיחת הנוירונים תוך פרק זמן של שבעה ימים.
- רשתות הידרוג'ל משמשות לתמיכה בשלמות המבנית והפונקציונליות של התאים.
תוצאות עיקריות
- המודל של התרביות הציג שיעור גבוה של הישרדות תאים לאחר ההדפסה וצמיחה משמעותית של הנוירונים תוך שבעה ימים.
- שני סוגי התאים הפגינו ביטוי של מדדי בגרות, דבר שמעיד על פיתוח מוצלח.
- יצירת מודל מהירה תומכת ביישומים מחקריים מהירים יותר ובדיקות נוספות.
- המסקנות מדגישות את הפוטנציאל של הפרוטוקול להתגברות על מחסומים קיימים במודלי תרבית תאים מורכבים.
מסקנות
- המחקר מדגים שיטה חדשה לפיתוח מערכות תרביות תלת-ממדיות ניתנות להגדלה במחקר מדעי המוח.
- התקדמות זו עשויה להשפיע באופן משמעותי על עתידם של בדיקות בעלות תפוקה גבוהה במחקר עצבי.
- תובנות שהושגו משימוש בתרבויות תלת-ממדיות יכולות לשפר את ההבנה של מנגנונים עצביים ופלסטיות.
