Платформа VersaLive позволяет использовать микрофлюидную культуру клеток млекопитающих для разнообразных применений.

Биология связи, том 5, Номер статьи: 1034 (2022) Цитировать эту статью

1853 г. Доступы

2 цитаты

15 Альтметрика

Подробности о метриках

Авторская поправка к этой статье была опубликована 13 октября 2022 г.

Эта статья обновлена

Культура клеток на основе микрофлюидной технологии позволяет осуществлять точную пространственно-временную регуляцию микроокружения, визуализацию живых клеток и лучшее воспроизведение физиологических состояний, сводя при этом к минимуму расход реагентов. Несмотря на свою полезность, большинство микрофлюидных систем разработаны с учетом одного конкретного применения и обычно требуют специального оборудования и опыта для своей работы. Все эти требования препятствуют широкому внедрению клеточных культур на основе микрофлюидной технологии. Здесь мы разработали и внедрили универсальную и простую в использовании микрофлюидную платформу для перфузионной культуры клеток для различных приложений (VersaLive), требующую только стандартных пипеток. Здесь мы демонстрируем многократное использование VersaLive (например, покадровая визуализация живых клеток, иммуноокрашивание, восстановление клеток, лизис клеток, трансфекция плазмид) в клеточных линиях млекопитающих и первичных клетках. VersaLive может заменить стандартные форматы клеточных культур в ряде приложений, тем самым снижая затраты и повышая воспроизводимость результатов в разных лабораториях. Схема, документация и протоколы имеют открытый исходный код и доступны в Интернете по адресу https://versalive.tigem.it/.

Микромасштабные системы могут быть разработаны для удовлетворения экспериментальных требований, которые трудно или совершенно невозможно выполнить в стандартной культуре клеток млекопитающих1,2,3. В целом, использование микрофлюидики для клеточных культур позволяет точно контролировать внешние факторы (например, питательные вещества, медикаментозное лечение, хранение образцов), одновременно лучше имитируя физиологические условия4,5,6,7. Благодаря уменьшенным объемам микрофлюидика позволяет минимизировать расход дорогостоящих химикатов. Более высокая степень контроля над условиями эксперимента повышает надежность протоколов, результат которых в противном случае в большей степени зависит от навыков оператора. В последние годы, например, использование микрофлюидных систем показало многообещающие возможности для улучшения диагностики рака за счет стандартизации иммуногистохимического анализа биомаркеров8,9,10. Другими недавними ключевыми применениями микрофлюидики в клетках млекопитающих являются высокопроизводительное секвенирование отдельных клеток11,12, параллельный скрининг лекарств13, временная модуляция лечения14 и автоматизированный контроль биологических процессов с обратной связью15.

Микрофлюидные платформы обычно разрабатываются для конкретных единичных применений (например, клеточная культура4, транскриптомика отдельных клеток11, иммуноокрашивание фиксированных тканей9) и в большинстве случаев включают сложные многослойные процессы микропроизводства14,16,17. Кольник и др. разработали микрофлюидную платформу для визуализации живых клеток, которая способна динамически стимулировать культивируемые клетки двумя входами и всеми их смешанными соотношениями14. Эта платформа требует изготовления многослойного мастера, использует сложный протокол загрузки ячеек, требует использования дополнительного оборудования (например, шаговых двигателей, внешних контроллеров) и длинных соединительных трубок, что создает мертвые объемы, которые превышают фактический объем самого микрофлюидного чипа. . С другой стороны, Гальяно и др. использовали однослойное и автономное микрофлюидное устройство для повышения эффективности процесса перепрограммирования плюрипотентности соматических клеток человека4. Преимущество этой платформы заключается в простой геометрии и изготовлении, но недостатком является наличие единственной статической клеточной культуры, что ограничивает возможные применения. И Кольник с соавт. и Гальяно и др. платформы не оптимизированы для прямого восстановления культивируемых клеток.

В этой работе мы спроектировали и разработали универсальное микрофлюидное устройство, которое мы назвали VersaLive, позволяющее применять несколько протоколов для прикрепленных клеток млекопитающих, включая культуру клеток, иммуноокрашивание, визуализацию живых клеток и извлечение клеток с использованием стандартных лабораторных пипеток. Чтобы облегчить широкое внедрение VersaLive и облегчить перенос стандартных экспериментальных протоколов в микрофлюидику, мы разработали VersaLive, который можно воспроизводить с помощью простых процедур микропроизводства, и чтобы все операции на чипе могли выполняться стандартным пипетированием. Мы продемонстрировали культуру клеточных линий и первичных клеток и применение различных протоколов от иммуноокрашивания до трансфекции плазмид и лизиса клеток.