Trójwymiarowe biodrukowanie ludzkich kokultur neuronów i astrocytów pochodzących z iPSC do zastosowań przesiewowych
September 29th, 2023
Tutaj prezentujemy protokół do produkcji 3D-drukowanych biologicznie kokultur neuronów i astrocytów pochodzących z iPSC. Ten model kokultury, wygenerowany w rusztowaniu hydrożelowym w formatach 96- lub 384-dołkowych, wykazuje wysoką żywotność po wydrukowaniu i wzrost neurytów w ciągu 7 dni oraz pokazuje ekspresję markerów dojrzałości dla obu typów komórek.
Modelowanie komórek 3D to nowa dziedzina, która w ciągu ostatniej dekady gwałtownie się rozwinęła. Wykazano, że modele te zarówno ułatwiają wzrost neuronów, jak i dokładniej reprezentują fenotypy choroby. Uważamy jednak, że następuje zmiana w kierunku zwiększenia przepustowości tych modeli i konieczność uwzględnienia automatyzacji w programowaniu.
Tradycyjne metody opracowywania kultur 3D mogą być pracochłonne i czasochłonne do ustalenia, ale biodruk 3D to technologia, którą można zastosować do zwiększenia skali tych procesów rozwoju. Technologia ta pozwala na sprawne i pozbawione błędów ludzkich tworzenie setek identycznych modeli. Protokół ten rozwija złożone kultury, ponieważ komórki nerwowe są hodowane w 3D w biologicznie aktywnych matrycach hydrożelowych.
Ale co najważniejsze, protokół ten priorytetowo traktuje szybkość i wygodę w tworzeniu modeli, których może brakować w tej dziedzinie i może utrudniać wdrożenie w przemyśle. Protokół ten definiuje metodę bardzo efektywnego ustanawiania wielu kokultur 3D przy ograniczonym udziale użytkowników. Mamy nadzieję, że usunie to bariery w stosowaniu złożonych modeli hodowli komórkowych w testach wysokoprzepustowych i ułatwi dalsze badania wpływu hodowli 3D na typy komórek nerwowych.
Przegląd
To badanie przedstawia protokół do wydajnej produkcji 3D-biodrukowane kokultur neuronów pochodzących z iPSC i astrocytów w obrębie szkieletu hydrożelowego. Opracowany model działa w formatach 96- lub 384-dołkowych i wykazuje wysoką żywotność po druku oraz wzrost neurytów w ciągu siedmiu dni, wyrażając markery dojrzałości dla obu typów komórek. To podejście ma na celu zwiększenie wydajności i automatyzacji systemów 3D hodowli komórkowych.
Kluczowe komponenty badania
Obszar nauki
- Neuronauki
- Biologia komórki
- Biotechnologia
Tło
- Modelowanie komórkowe 3D szybko się rozwija, umożliwiając bardziej dokładne reprezentacje fenotypów chorobowych.
- Tradycyjne metody rozwoju hodowli 3D są często pracochłonne i czasochłonne.
- 3D bioprinting oferuje rozwiązanie poprzez automatyzację i skalowanie rozwoju złożonych kultur.
- Ta technologia może szybko wytwarzać liczne identyczne modele, minimalizując błędy ludzkie w procesie.
Cel badania
- Stworzenie protokołu o wysokiej wydajności do ustanowienia 3D kokultur neuronów.
- Poprawa szybkości i wygody rozwoju modeli w badaniach neuronaukowych.
- Ułatwienie dalszych badań nad wpływem środowisk hodowli 3D na typy komórek nerwowych.
Stosowane metody
- Platforma wykorzystuje 3D bioprinting do tworzenia kokultur w macierzy hydrożelowej.
- Model biologiczny obejmuje neurony i astrocyty pochodzące z iPSC, hodowane w kontrolowanym środowisku 3D.
- Ten protokół podkreśla wydajne utworzenie kokultur przy minimalnej potrzebie interwencji użytkownika.
- Kluczowe terminy obejmują ocenę żywotności komórek i wzrostu neurytów w ciągu siedmiu dni.
- Szkielety hydrożelowe są stosowane do wspierania integralności strukturalnej i funkcjonalności komórek.
Główne wyniki
- Model kokultury wykazywał wysoką żywotność komórek po druku i znaczny wzrost neurytów w ciągu siedmiu dni.
- Oba typy komórek wykazywały występowanie markerów dojrzałości, co wskazuje na pomyślny rozwój.
- Szybkie tworzenie modelu wspiera bardziej uproszczone zastosowania badawcze i dalsze testy.
- Wnioski podkreślają potencjał tego protokołu do przezwyciężania istniejących barier w złożonych modelach hodowlania komórek.
Wnioski
- Badanie pokazuje nowatorską metodę opracowywania skalowalnych systemów 3D kokultur w badaniach neuronaukowych.
- Ten postęp może znacząco wpłynąć na przyszłość wysokowydajnych badań w dziedzinie neuronauki.
- Wgląd zdobyty z wykorzystania kultur 3D może poprawić zrozumienie mechanizmów nerwowych i ich plastyczności.
