Исследование может помочь ускорить разработку лекарств по технологии «лаборатория на кристалле»
Разработчики микро-технологий «на основе кристалла» благодаря открытию смогут выращивать трехмерные колонии раковых клеток внутри крошечных камер чипа взамен двумерным колониям, которыми пользуются сейчас. Чипы с трехмерными ячейками могут предоставить более реалистичные биологическую среду для тестирования.
История
Используя различные поверхностные покрытия в экспериментальной микрофлюидной среде «команды»(слева), подопытные живые раковые клетки быстро прикреплялись к сектору с покрытием hCAM (справа,слева), но не к покрытым фибронектином(справа).
Ученые из Национального института стандартов и технологий (NIST), открывшие способы тестирования экспериментальных препаратов в более реалистичной среде обнаружили как сделать крошечные колонии клеток полезными новыми способами внутри чашек Петри.
Поскольку многие опухоли твёрдой ткани представляют собой трехмерные клеточные массивы, открытие может обеспечить более реалистичную биологическую среду для тестирования фармацевтических препаратов, чем те, которые в настоящее время доступны.
Поскольку ряд клеток опухоли обычно используется для тестирования противораковых соединений, биомедицинское сообщество активно ищет способы тестирования этих препаратов в культурах с 3-мя клетками», — сказал Дарвин Рейес-Эрнандес, биомедицинский инженер NIST. «Наши результаты могут помочь преодолеть разрыв между анализом клеток в лаборатории и живыми существами, который в настоящее время ограничивает процессы разработки лекарств.
Чтобы технология «на чипе» была полезна, внутренняя часть чипа должна иметь много общих черт с самим телом. Например, многие разные типы клеток растут в присутствии друг друга. Ученые уже могут исследовать то, что один тип клеток будет делать в присутствии молекулы лекарственного средства, просто выращивая их вместе в лабораторной чашке Петри. Но лекарства должны работать в организме, а не только в лабораторном эксперименте. Для изучения клеточных взаимодействий ученые под контролем выращивают несколько типов клеток, заставляя каждый тип расти в другом месте, изменяя характеристики растущей поверхности. Используемый метод называется микропартингом.
Команда NIST, специализирующаяся на «микрожидкостных» технологиях, которые формируют большую часть лаборатории на физической микросхеме, изначально предполагала, что на поверхности растут два разных типа человеческих клеток: раковые клетки печени, а также эндотелиальные клетки, которые строят кровеносные сосуды в организме и являются критическими для развития рака. «Один способ создать общую границу между двумя типами клеток был бы достойным достижением», — говорит член команды Кирана Бхадрихру, приглашенного исследователя NIST.
Команда утверждает, когда они покрывали поверхность двумя различными адгезивами — фибронектином и композитом из фибронектина и других веществ, называемых гибридным клеточным клеем (hCAM) — клетки рака печени придерживались только hCAM, тогда как эндотелий клетки прилипал к фибронектину. Предварительные эксперименты подтвердили догадку, и ученые нашли способ создать совместные культуры опухоли и эндотелиальных клеток, где они этого хотели.
Создание общей границы, которую они изначально искали, было выполнено, но задач впереди еще много. Изучая изображения клеток с использованием метода, известного как лазерная конфокальная микроскопия, команда также обнаружила, что клетки на поверхности hCAM выросли в многослойных массивах в трех измерениях. Добавление третьего белка, называемого трансглутаминазой — липким ферментом, который склеивает молекулы белка вместе — может превращать раковые клетки печени вместо массивов только в одну клетку, что дает ученым контроль над процессом.
Данная относительно простая взаимосвязь между химическими веществами, клетками рака и печени может быть полезна для исследования раковых клеток при взаимодействии и с другими совершенно разными типами клеток.
Мы ожидаем, что и другие ряды раковых клеток могут использоваться для микротрассирования подобных сокультур», — сказал Бхадрирджу. «В то время как клеточный ряд рака печени, используемый здесь, является важным компонентом для фармацевтической промышленности — тестирования противораковых лекарств, мы еще не тестировали, будут ли другие типы раковых клеток образовывать одинаковые типы трехмерных структур. Это оптимистично, поскольку эти белки, которые мы брали, обычно используются и с другими видами раковых клеток.
Источник: Национальный институт стандартов и технологий (NIST).