Een team van onderzoekers in Japan heeft een nieuw platform ontwikkeld voor het kweken van menselijke pluripotente stamcellen dat veel meer controle over de kweekomstandigheden biedt dan eerdere tools door gebruik te maken van micro- en nanotechnologieën.

De Multiplexed Artificial Cellular Microenvironment (MACME) array plaatst nanovezels, het nabootsen van cellulaire matrices, in met vloeistof gevulde microkamers van precieze afmetingen, die extracellulaire omgevingen nabootsen.

Menselijke pluripotente stamcellen (hPSC's) zijn veelbelovend voor tissue engineering, regeneratieve geneeskunde en celgebaseerde therapieën omdat ze elk type cel kunnen worden. De omgeving rond de cellen speelt een belangrijke rol bij het bepalen van welke weefsels ze worden, als ze zich vermenigvuldigen in meer cellen, of sterf. Echter, het begrijpen van deze interacties was moeilijk omdat onderzoekers geen tools hadden die op de juiste schaal werken.

Vaak, stamcellen worden gekweekt in een celkweekmedium in kleine petrischaaltjes. Terwijl factoren zoals gemiddelde pH-waarden en voedingsstoffen kunnen worden gecontroleerd, de kunstmatige opzet is op macroscopische schaal en laat geen nauwkeurige controle toe van de fysieke omgeving rond de cellen.

De MACME-array miniaturiseert deze opstelling, het kweken van stamcellen in rijen microkamers van celkweekmedium. Het gaat ook een stap verder door nanovezels in deze kamers te plaatsen om de structuren rond cellen na te bootsen.

Onder leiding van Ken-ichiro Kamei van het Instituut voor Geïntegreerde Cel-Materiaalwetenschappen (iCeMS) van de Universiteit van Kyoto, het team heeft verschillende nanovezelmaterialen en dichtheden getest, microkamerhoogten en initiële stamceldichtheden om de beste combinatie te bepalen die menselijke pluripotente stamcellen aanmoedigt om te repliceren.

Ze kleurden de cellen met verschillende fluorescerende markers en gebruikten een microscoop om te zien of de cellen stierven, gerepliceerd of gedifferentieerd in weefsels.

Uit hun analyse bleek dat gelatine-nanovezels en middelgrote kamers die een gemiddelde zaadceldichtheid creëren, de beste omgeving boden voor de stamcellen om zich te blijven vermenigvuldigen. De hoeveelheid en dichtheid van naburige cellen heeft een sterke invloed op de overleving van cellen.

De array is een "optimale en krachtige benadering om te begrijpen hoe omgevingssignalen cellulaire functies reguleren, " concluderen de onderzoekers in een recent gepubliceerd artikel in het tijdschrift Klein .

Deze array lijkt de eerste keer te zijn dat meerdere soorten extracellulaire omgevingen op een enkel apparaat kunnen worden gemonteerd. waardoor het veel gemakkelijker is om te vergelijken hoe verschillende omgevingen cellen beïnvloeden.

De MACME-array zou de experimentkosten aanzienlijk kunnen verlagen in vergelijking met conventionele tools, gedeeltelijk omdat het een laag volume heeft en minder celkweekmedium nodig heeft. De array vereist geen speciale apparatuur en is compatibel met zowel veelgebruikte laboratoriumpipetten als geautomatiseerde pipetsystemen voor het uitvoeren van screening met hoge doorvoer.