Ученые из Центра исследований динамики биологических систем RIKEN в Японии разработали новую систему для поддержания жизнеспособности тканей после переноса их в питательную среду. В своей работе исследователи применили инновационное микрофлюидное устройство, которое может предотвратить высыхание и утопление тканей в специальной жидкости.
В результате ученые обнаружили, что материал, извлеченный из мозга мышей, оставался активным почти в течение месяца, что намного дольше и проще, чем при использовании других методов микрофлюидного культивирования.
Эксперименты на тканях, помещенных в специальную культуру, могут облегчить открытие новых лекарств. Однако при изучении целой системы, в которой многие клетки должны взаимодействовать друг с другом, оказалось трудным поддерживать ткани «живыми» в течение более чем несколько дней.
Основная проблема заключалась в том, что биоматериал довольно быстро высыхает и погибает, если не поместить его во влажную питательную среду. Но, с другой стороны, погружение ткани в жидкость может повредить ее, поскольку нарушается процесс переносов газов между клетками.
Чтобы решить эту проблему, ученые RIKEN разработали микрофлюидное устройство с использованием полидиметилсилоксана (PDMS), часто используемого в качестве пеноудаляющего агента в безрецептурных препаратах.
Устройство имеет полупроницаемый канал, окруженный искусственной мембраной и прочными стенками PDMS. Вместо того, чтобы постоянно погружать ткани в жидкость, она циркулировала внутри микроканала и проходила через проницаемую мембрану, которая обеспечивала надлежащий газообмен.
«Контролировать поток среды было довольно сложно, поскольку микроканал, который образовался между стенками PDMS и пористой мембраной, был необычным», - рассказал ведущий автор исследования Нобутоши Ота.
В своих экспериментах ученые использовали ткань из ядра передней области гипоталамуса мышей, которая регулирует циркадные ритмы. Измеряя уровень биолюминесценции, поступающей из мозговой ткани, они смогли увидеть, что она продолжала работать в течение более 25 дней с хорошей циркадной активностью. При этом нейронная активность в тканях, которые содержались в обычной культуре, уменьшалась на 6% уже через 10 часов.
Новый метод будет иметь несколько преимуществ в будущем. В краткосрочной перспективе он позволит наблюдать за биологическим развитием и тестировать реакции тканей на лекарства.
В долгосрочной перспективе планируется проводить эксперименты, которые позволят понять формирование кровеносных сосудов и движение клеток во время образования органоидов.
Результаты исследования были опубликованы в Analytical Science.