Un team di ricercatori in Giappone ha sviluppato una nuova piattaforma per la coltura di cellule staminali pluripotenti umane che fornisce un controllo molto maggiore delle condizioni di coltura rispetto agli strumenti precedenti utilizzando micro e nanotecnologie.

L'array Multiplexed Artificial Cellular Microenvironment (MACME) colloca nanofibre, imitando le matrici cellulari, in microcamere piene di liquido di dimensioni precise, che imitano gli ambienti extracellulari.

Le cellule staminali pluripotenti umane (hPSC) sono molto promettenti per l'ingegneria dei tessuti, medicina rigenerativa e terapie cellulari perché possono diventare qualsiasi tipo di cellula. L'ambiente che circonda le cellule svolge un ruolo importante nel determinare quali tessuti diventano, se si replicano in più cellule, o morire. Però, comprendere queste interazioni è stato difficile perché ai ricercatori mancavano strumenti che funzionassero su una scala appropriata.

Spesso, le cellule staminali vengono coltivate in un terreno di coltura cellulare in piccole piastre di Petri. Mentre fattori come livelli di pH medio e sostanze nutritive possono essere controllati, l'allestimento artificiale è su scala macroscopica e non consente un controllo preciso dell'ambiente fisico che circonda le cellule.

L'array MACME miniaturizza questa configurazione, coltura di cellule staminali in file di microcamere di terreno di coltura cellulare. Fa anche un ulteriore passo avanti posizionando nanofibre in queste camere per imitare le strutture che si trovano intorno alle cellule.

Guidato da Ken-ichiro Kamei dell'Istituto per le scienze integrate dei materiali cellulari (iCeMS) dell'Università di Kyoto, il team ha testato una varietà di materiali e densità di nanofibre, altezze delle microcamere e densità iniziali delle cellule staminali per determinare la migliore combinazione che incoraggi le cellule staminali pluripotenti umane a replicarsi.

Hanno colorato le cellule con diversi marcatori fluorescenti e hanno usato un microscopio per vedere se le cellule sono morte, replicati o differenziati in tessuti.

La loro analisi ha rivelato che le nanofibre di gelatina e le camere di medie dimensioni che creano una densità media delle cellule del seme hanno fornito l'ambiente migliore per consentire alle cellule staminali di continuare a moltiplicarsi. La quantità e la densità delle cellule vicine influenza fortemente la sopravvivenza cellulare.

L'array è un "approccio ottimale e potente per comprendere come i segnali ambientali regolano le funzioni cellulari, " concludono i ricercatori in un articolo recentemente pubblicato sulla rivista Piccolo .

Questo array sembra essere la prima volta che più tipi di ambienti extracellulari possono essere montati su un singolo dispositivo, rendendo molto più facile confrontare il modo in cui ambienti diversi influenzano le cellule.

L'array MACME potrebbe ridurre sostanzialmente i costi degli esperimenti rispetto agli strumenti convenzionali, in parte perché è a basso volume e richiede meno terreno di coltura cellulare. L'array non richiede alcuna attrezzatura speciale ed è compatibile sia con le pipette di laboratorio comunemente utilizzate che con i sistemi di pipette automatizzate per l'esecuzione di screening ad alta produttività.