インタビュー：幹細胞研究のためのバイオリアクターと浮上し、修正3D -足場

私の名前はカーランで、生体界面研究所で生物物理学者として働いています。Cal Screw Institute of Technologyでは、機能組織の培養のためのバイオリアクターや表面改質三次元足場の開発や幹細胞研究のために、主に細胞と人工環境との相互作用に関心を持っています。2003年のネイチャー誌の論説は、フラットバイオロジーによって質問を投げかけましたが、問題は、これが何を暗示しているのかということです。

従来、単層培養を中心とする多くのin vitro培養系は、例えば、分化した初代細胞は寿命が比較的短く、培養中に脱分化するという欠点を抱えていました。つまり、彼らは臓器特有の機能のほとんどを非常に急速に失ったのです。したがって、これらの細胞のより良い条件をin vitroで再現するために、従来の単層培養では多くの異なる修飾と適応が行われてきました。

そして、これには、培地の組成と、細胞が主に単層を形成する培養容器のコーティングの作成が含まれます。そして、これらすべてのアプローチは、細胞間コミュニケーションだけでなく、細胞マトリックス相互作用の重要性を示しています。もう一つの重要な側面は、細胞特異的な状況の確立であると思われ、これは例えば、in vivoの多くの細胞に共通する特性であるギャップ結合複合体によって実現される。

従来の単層培養では、ギャップ結合コミュニケーションは急速に失われます。ずっと。いわゆるステロイド法を用いて、細胞の組織のような配置をin vitroである程度再構築することが可能です。

私たちの研究室の例は、成体のru肝細胞でさえステロイドを形成し、これらの凝集体で少なくとも数週間生存し続けることができることを示すことができたことです。肝細胞は互いに密接に接触し続け、細胞のコミュニケーションを促進し、肝細胞特異的な機能を安定させます。しかし、この従来の3次元培養技術にはいくつかの欠点があることもわかりました。

アグリゲートのサイズは重要です。それらは、骨材の直径が大きい場合に壊死を誘発する可能性があり、ほとんどの場合、培地の体積と細胞の比率は不適切です。また、せん断力とスピナー文化が問題になる可能性があります。

生体内の臓器や組織は、とりわけ、非常に高い細胞密度を特徴とし、これらの組織層を介した物質の積極的な輸送も重要な特性です。したがって、現実的な器官型のin vitro組織モデルは、この自然な構造を最も密接に再構築する必要があります。そして、そのようなシステムの制限の本質的な決定要因は、培地と細胞容量の適切な比率です。

前に述べたように、細胞凝集体の三次元培養のための均一なサイズの容器を提供する、正確に微細な構造のポリマー足場として成形された適切な細胞ハウジングを設計しました。ポリマーの足場については、PMMAまたはPCポリエーテル、ateまたはポリカーボネートを使用することが好ましい。そして、これは1平方センチメートルの微細構造の足底装置で構成されており、これらのコンテナの1000以上の密集した配列を提供します。

細胞凝集体の三次元培養では、数週間にわたって3次元細胞培養に適していることが示されています。そして、アレイ内のこれらの小さな立方体コンテナのそれぞれは、約300マイクロメートルのエッジ長を持っています。この足場と周辺部の特別なデザインは、インキュベーションチャンバーを意味します。

ector媒体およびガス供給は媒体供給の異なったモードを可能にする。最初のスーパーフュージョン。つまり、組織の両側は栄養培地によって別々に供給され、次に灌流によって供給されます。

つまり、中程度の流れが組織層を貫通することを余儀なくされます。灌流モードは、in vivo血管新生をよりよく模倣する条件を作り出すために使用できますが、灌流と超灌流の混合モードも可能です。さまざまな世代のセル船が開発されています。

各世代は、特別なアプリケーションのニーズを満たすために、特定の設計で使用できます。例えば、シングルおよびダブルシップバイオリアクターの設計が構築されているだけでなく、個別にアドレス指定可能なマルチタイター配置や高度に並列化された分散も構築されています。これらの異なる形態のうち、いわゆるマイクロ熱成形容器は、特定の技術が開発されており、これにより、これらの3D成形容器の全表面を変更する追加の可能性が提供され、シグナル伝達分子による表面パターニングやサブミクロンスケールも可能です。

また、センサーや信号電極を組み込むことも可能です。その用途は、基礎研究や細胞生物学から毒物学や薬理学まで多岐にわたり、また可能な限りハイスループットスクリーニングにも及びます。最後に非常に重要な点は、当社のマイクロ熱成形チップの最終世代が、安価な大量生産のプロセスを可能にし、したがって他の研究所でのアプリケーションを可能にするために最適化されているという事実です。