Сотрудники лаборатории регуляции клеточной сигнализации МФТИ разработали новую дешевую и воспроизводимую систему для совместного культивирования клеток с целью изучения их взаимодействия. Она основана на полимеризованной BSA-мембране, размер и рельеф которой определяются формой, созданной с помощью 3D-принтера. Возможность сокультивирования достигается благодаря магнитным наночастицам, сшитым с мембраной, что позволяет удерживать ее на плаву в жидкости с помощью постоянного магнитного поля. Об исследовании рассказала пресс-служба МФТИ.
Простейшая модель совместного культивирования клеток основана на применении так называемой кондиционированной среды. Две популяции клеток культивируют отдельно, затем культуральную среду, которая использовалась для выращивания одной из популяций, собирают и используют для другой популяции клеток. Однако проблема этой модели состоит в том, что короткоживущие молекулы нестабильны в кондиционированной среде и не успевают стать значимой популяцией. А значит, взаимная передача сигналов между ними не соответствует существующей в естественных условиях.
Достижение в разработке систем сокультивирования было сделано Клиффордом Гробштейном в 1953 году. Он использовал проницаемые вставки с микропористыми мембранами. Такие системы для моделирования изменений клеточного фенотипа называются «Система Transwell». Основные недостатки таких систем — высокая цена и невозможность их самостоятельного воспроизведения в лаборатории. Однако эту проблему сегодня можно решить с помощью трехмерной печати.
Ученые МФТИ предложили новое решение для совместного культивирования клеток. «Мы решили создать матрицу на основе сшитого белка. Такие системы часто используются для моделирования биологических матриц. Чтобы добиться возможности совместного культивирования различных клеток, мы выбрали оригинальный раствор, который ранее не применялся. Чтобы внутри сосуда сохранялась нужная высота белковой мембраны, мы решили насытить ее магнитными наночастицами. В качестве основного компонента мембраны был выбран бычий сывороточный альбумин (БСА). Этот белок нетоксичен, широко доступен, активно используется в различных областях биологии и, как правило, уже есть в любой лаборатории», — рассказывает руководитель исследования, старший научный сотрудник лаборатории регуляции клеточной сигнализации МФТИ Илья Зубарев.
Возможность совместного выращивания достигается за счет использования системы магнитной поддержки мембраны на плаву. Для этого к мембране добавляются магнитные наночастицы, а над тарелкой размещается система на постоянных магнитах. Клетки, культивируемые на мембране, сохраняют свою жизнеспособность и могут делиться, мембрану можно фиксировать для гистохимического или иммуноцитохимического окрашивания, а клетки — отделить от мембраны для дальнейшего изучения. Стоимость готовой мембраны составляет около одного доллара США, что в несколько раз меньше, чем у имеющихся в продаже аналогов.
«На дне чашки Петри так же, как и на мембране, были выращены разные типы клеток. В магнитном поле мембрана с клетками всплывала и парила в питательной среде. В течение нескольких дней клетки обменивались сигналами друг с другом, после чего можно было оценить их взаимное влияние. Такую систему сокультивирования можно изготовить в любой лаборатории, и она является экономически выгодной альтернативой коммерческим вкладкам для сокультивирования клеток», — добавляет Илья Зубарев.
Исследование опубликовано в журнале Bioprinting.
