Ten artykuł ma na celu przedstawienie rzeczywistych i szczegółowych procedur postępowania z automatycznym systemem hodowli ludzkich indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPSC), które wyprodukowaliśmy współpracując z firmą, oraz pokazanie reprezentatywnych wyników.
Od czasu publikacji artykułu w 2007 roku, iPSC przyciąga uwagę na całym świecie1. Ze względu na jego największą cechę, jaką jest zdolność do różnicowania się w dowolny typ komórki somatycznej, oczekuje się, że znajdzie zastosowanie w różnych dziedzinach, takich jak medycyna regeneracyjna, wyjaśnianie przyczyn trudnych do opanowania chorób i opracowywanie nowych leków terapeutycznych2,3. Ponadto wykorzystanie ludzkich komórek somatycznych pochodzących z iPSC może ograniczyć liczbę eksperymentów na zwierzętach, które podlegają znacznym ograniczeniom etycznym. Chociaż do badań nad nowymi metodami z wykorzystaniem iPSC stale potrzebne są liczne jednorodne komórki iPS, zarządzanie nimi jest zbyt pracochłonne. Co więcej, obsługa iPSC jest trudna ze względu na jego wysoką wrażliwość, nawet na subtelne zmiany kulturowe i środowiskowe.
Aby rozwiązać ten problem, oczekuje się, że zautomatyzowane systemy hodowli będą wykonywać zadania zamiast ludzi. Niektóre grupy opracowały kilka zautomatyzowanych systemów hodowli ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych do utrzymania i różnicowania komórek i opublikowały swoje osiągnięcia4,5,6. Systemy te wyposażone są w wieloprzegubowe ramiona robotyczne. Ramiona robotyczne mają nie tylko zaletę polegającą na tym, że w dużym stopniu naśladują ruchy ludzkiego ramienia, ale także na tym, że wymagają wyższych kosztów za ramię (ramiona), większego i cięższego opakowania systemu oraz czasochłonnych wysiłków edukacyjnych inżynierów w celu uzyskania ukierunkowanych ruchów7,8. Aby ułatwić wprowadzenie aparatury do większej liczby placówek badawczych w punktach ekonomicznych, kosmicznych i zużycia zasobów ludzkich, opracowaliśmy nowatorski zautomatyzowany system hodowli do utrzymywania i różnicowania iPSC na różne typy komórek9.
Naszym uzasadnieniem dla nowego systemu było przyjęcie systemu szyn osi X-Y-Z zamiast wieloprzegubowych ramion robotycznych9. Aby zastąpić złożone funkcje przypominające dłoń w ramionach robotycznych, zastosowaliśmy nowy pomysł w tym systemie, który może automatycznie zmieniać trzy typy określonych funkcjonalnych końcówek ramion. W tym miejscu wskazujemy również, w jaki sposób użytkownicy mogą łatwo tworzyć harmonogramy zadań za pomocą prostych zamówień w oprogramowaniu ze względu na brak wymagań dotyczących wkładu inżynierów w całym procesie.
Jeden z systemów hodowli robotycznej zademonstrował tworzenie ciał embrionalnych przy użyciu 96-dołkowych płytek jako agregatów komórek 3D do różnicowania4. Opisany tutaj system nie obsługuje płytek 96-dołkowych. Jeden z nich osiągnął obecną ocenę dobrej praktyki produkcyjnej (cGMP) przy użyciu linii komórkowej, chociaż nie była to ludzka pluripotencjalna komórka macierzysta 5. Opisany tutaj zautomatyzowany system hodowli został opracowany w konkretnym celu, jakim jest pomoc w eksperymentach laboratoryjnych (Rysunek 1). Ma jednak wystarczająco dużo systemów, aby utrzymać poziom czystości równoważny szafie bezpieczeństwa poziomu IV.