Forskare vid RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research i Japan har utvecklat ett nytt system för att hålla vävnad livskraftig för långtidsstudier när den väl har överförts från ett djur till ett odlingsmedium. Det nya systemet använder en mikrofluidisk enhet som kan hindra vävnad från att både torka ut och drunkna i vätska. Ett proof-of-concept-experiment visade att vävnad som explanterats från mushjärnan förblev livskraftig efter nästan en månad i odling, mycket längre än vad som är möjligt med andra mikrofluidiska odlingsmetoder, och dessutom mycket enklare.

Att experimentera på vävnader i kultur kan underlätta läkemedelsupptäckten eftersom forskare systematiskt kan manipulera vävnaden och testa olika läkemedel eller läkemedelskombinationer. Dock, när man studerar ett helt system där många celler måste interagera med varandra, det har visat sig svårt att hålla vävnaden "levande" i mer än några dagar. Vävnad torkar ut snabbt och dör om den inte sätts i ett vått odlingsmedium med lämpliga näringsämnen. Å andra sidan, nedsänkning av komplex vävnad i vätska kan skada vävnaden eftersom det inte tillåter normal överföring av gaser mellan dem.

För att lösa det här problemet, RIKEN-forskarna utvecklade en mikrofluidisk enhet med användning av polydimetylsiloxan (PDMS), materialet som ofta används som skumdämpare i receptfria läkemedel. Enheten har en semipermeabel kanal omgiven av ett konstgjort membran och solida PDMS-väggar. Istället för att ständigt nedsänkas i vätska, vävnaden gynnades av att låta odlingsmediet cirkulera i mikrokanalen och passera genom det permeabla membranet, vilket möjliggjorde korrekt gasutbyte. Detta låter enkelt, men att hitta de optimala inställningarna visade sig vara en utmaning. Som förstaförfattaren Nobutoshi Ota noterar, "Det var svårt att kontrollera mediumflödet eftersom mikrokanalen som bildades mellan PDMS-väggarna och det porösa membranet var ovanlig. vi hade framgång efter försök och misstag modifieringar av det porösa membranet och justeringar av inlopps-/utloppsflöden."

Teamet testade enheten med hjälp av vävnad från musens suprachiasmatiska kärna, en komplex del av hjärnan som styr dygnsrytmer. Mössen själva var knock-in möss där dygnsrytmaktiviteten i hjärnan var kopplad till produktionen av ett starkt fluorescerande protein. Genom att mäta nivån av bioluminescens som kommer från hjärnvävnaden, de kunde se att vävnad som hölls vid liv av deras system förblev aktiv och funktionell i över 25 dagar med trevlig dygnsaktivitet. I kontrast, neural aktivitet i vävnad som hålls i en konventionell kultur minskade med 6 % efter endast 10 timmar.

Denna nya metod kommer att ha flera fördelar. På kort sikt, det kommer att vara användbart för att observera biologisk utveckling och testa hur vävnader reagerar på läkemedel. De långsiktiga fördelarna är också tydliga. "Denna metod kan användas för mer än explanterade vävnader från djur, ", säger Ota. "Det kommer också att förbättra forskningen om organogenes genom långvarig odling och observation som är nödvändig för att växa vävnad och organ."

Verkligen, teamet planerar för närvarande långsiktiga experiment med deras system för att observera bildandet av blodkärl och rörelser av celler under organoidbildning.

Denna studie publicerades i tidskriften Analytiska vetenskaper .