Ett team av forskare i Japan har utvecklat en ny plattform för att odla mänskliga pluripotenta stamceller som ger mycket mer kontroll över odlingsförhållandena än tidigare verktyg genom att använda mikro- och nanoteknik.

MACME-matrisen (Multiplexed Artificial Cellular Microenvironment) placerar nanofibrer, efterliknar cellulära matriser, i vätskefyllda mikrokammare av exakta storlekar, som efterliknar extracellulära miljöer.

Mänskliga pluripotenta stamceller (hPSCs) lovar stort för vävnadsteknik, regenerativ medicin och cellbaserade terapier eftersom de kan bli vilken typ av cell som helst. Miljön som omger cellerna spelar en stor roll för att bestämma vilka vävnader de blir, om de replikerar till fler celler, eller dö. Dock, att förstå dessa interaktioner har varit svårt eftersom forskare har saknat verktyg som fungerar i lämplig skala.

Ofta, stamceller odlas i ett cellodlingsmedium i små petriskålar. Även om faktorer som medelhöga pH-nivåer och näringsämnen kan kontrolleras, den konstgjorda uppsättningen är på den makroskopiska skalan och tillåter inte exakt kontroll av den fysiska miljön som omger cellerna.

MACME-arrayen miniatyriserar denna uppsättning, odling av stamceller i rader av mikrokammare av cellodlingsmedium. Det tar det också ett steg längre genom att placera nanofibrer i dessa kammare för att efterlikna strukturerna som finns runt celler.

Leds av Ken-ichiro Kamei från Kyoto University's Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS), teamet testade en mängd olika nanofibermaterial och densiteter, mikrokammarhöjder och initiala stamcellstätheter för att bestämma den bästa kombinationen som uppmuntrar mänskliga pluripotenta stamceller att replikera.

De färgade cellerna med flera fluorescerande markörer och använde ett mikroskop för att se om cellerna dog, replikeras eller differentieras till vävnader.

Deras analys visade att gelatin nanofibrer och medelstora kammare som skapar medelstor fröcellstäthet gav den bästa miljön för stamcellerna att fortsätta att föröka sig. Mängden och densiteten av närliggande celler påverkar starkt cellöverlevnad.

Arrayen är en "optimal och kraftfull metod för att förstå hur miljösignaler reglerar cellulära funktioner, " avslutar forskarna i en nyligen publicerad artikel i tidskriften Små .

Denna array verkar vara första gången flera typer av extracellulära miljöer kan monteras på en enda enhet, vilket gör det mycket lättare att jämföra hur olika miljöer påverkar celler.

MACME-arrayen skulle kunna minska experimentkostnaderna avsevärt jämfört med konventionella verktyg, delvis för att det är låg volym och kräver mindre cellodlingsmedium. Arrayen kräver ingen speciell utrustning och är kompatibel med både vanliga laboratoriepipetter och automatiserade pipettsystem för att utföra screening med hög genomströmning.