Микро-масштаба Техника для клеточной биологии

Джоэл Голдман. Я доцент кафедры электротехники и компьютерных наук в Массачусетском технологическом институте. Я здесь уже пять лет.

И в целом мы работаем над смесью микромасштабной инженерии применительно к клеточной биологии. Наши исследования сосредоточены на двух основных направлениях. Один из них — это клеточная цитометрия в целом, которая занимается такими вещами, как создание микромасштабных платформ для сортировки клеток.

Во многом это основано на способности сортировать после микроскопии, то есть на возможности визуализировать и затем изолировать различные клетки или на возможности создавать предписанные массивы клеток с точки зрения типа А вместе с клетками типа В, подвергающихся воздействию стимула С, и т.д. А другая половина лаборатории сосредоточена на микротехнологиях для биологии стволовых клеток. И основной акцент там сделан на эмбриональных стволовых клетках и в основном на самообновлении.

И мы делаем несколько разных вещей. Мы делаем микрофлюидную культуру, где используем перфузию жидкости, чтобы попытаться лучше контролировать диффузионную передачу сигналов. И мы делаем моделирование колоний, чтобы иметь возможность контролировать взаимодействие колоний.

Затем мы занимаемся структурированием клеток, и вот тут-то и вступает в игру био-флип-чип, который представляет собой способ транспортировки отдельных клеток и придания им определенных конфигураций. Изучение «на тарелке» — это фантастический подход, и за последние 25 лет мы смогли многое узнать о биологии стволовых клеток, делая что-то на тарелке. Так что это отличный подход, и если он работает, вы должны его сделать.

Но бывают случаи, когда важен дополнительный контроль вплоть до масштабов длины ячеек. И это не так уж трудно представить, когда вы думаете о том, насколько жестко регулируется развитие in vivo, что возможность контролировать, с кем клетки разговаривают, на чем они сидят и в чем купаются клетки, в зависимости от времени в масштабе клеток, будет важна для развития тканей. Морфогенез, такого рода события, это хорошо, если вы разрабатываете терапию, чтобы действительно понять фундаментальную биологию того, почему что-то происходит.

Таким образом, многие из наших устройств предназначены для того, чтобы иметь возможность разгадать эти фундаментальные вопросы, такие как почему клетки, почему эмбриональные стволовые клетки решают самообновляться? Самообновление против дифференцировки. Кроме того, если вы пытаетесь масштабировать производство, то вам нужно понять, какие факторы важны для этого масштабирования.

И вот, например, что касается био-флип-чипа, мы начинаем задавать вопросы о том, в какой ситуации, как вы должны размножать клетки, чтобы максимизировать то, что вас интересует, недифференцированную эффективность покрытия, и так далее, и тому подобное. Так что такого рода проблемы. И в-третьих, с этим связан целый ряд вопросов о том, почему мышиные IC-стволовые клетки отличаются от человеческих IC-стволовых клеток?

Чем они отличаются? Является ли это культурным артефактом? Это принципиально?

Эти типы вопросов. Я думаю, что в ближайшие 5-10 лет вы действительно начнете видеть, как появляются новые методы лечения, которые происходят из эмбриональных стволовых клеток, что, я думаю, еще не было показано. Но вы знаете, некоторые работы с точки зрения перепрограммирования, которые появились в последнее время, и некоторые конечные точки, до которых люди могут добраться, очень, очень впечатляют.

Так что я думаю, что если несколько лет назад я бы сказал, что это произойдет через 20 лет, то сейчас я думаю, что это ближе к 5-10.