Ученые создали биореактор для контроля условий культивирования клеток

Новая система биореактора поставляет газы, а не химические вещества, чтобы поддерживать уровень кислотности и кинетику кислородного обмена в пределах, близких к диапазону человеческого организма, что позволяет более тщательно контролировать параметры окружающей среды.

Он также более чувствителен к метаболической активности клеток и более репрезентативен для того, что происходит внутри живых организмов. В случае широкого распространения платформа может привести к более точным, интерпретируемым и воспроизводимым экспериментам в биомедицинских исследованиях.

Аппарат для культивирования клеток появился благодаря уникальному междисциплинарному сотрудничеству морского биолога Карлоса Дуарте и биолога по стволовым клеткам Мо Ли.

В последние годы Дуарте и Ли объединили усилия, чтобы осветить широко распространенные проблемы контроля, мониторинга и отчетности об условиях окружающей среды в системах культивирования клеток. Вместе с членами своей лабораторной группы, включая научного сотрудника Шеннон Кляйн, студенты Самхан Алсолами и Сильвия Аросса в 2022 году показали, что обычные методы поддержания плюрипотентных стволовых клеток человека постоянно вызывают большие колебания уровня окружающего газа, pH и других параметров, изменения, которые могут привести к непредсказуемым сдвигам в кинетике роста клеток.

После этого открытия исследователи теперь описывают, как даже небольшие отклонения pH могут побудить клетки человека резко переориентировать свои профили экспрессии генов.

Мы выявили сильные и скоординированные изменения в экспрессии генов, связанных с воспалением и метаболизмом, в ответ на кислую среду», — говорит Ли. Этот результат, изложенный в их последнем отчете, «подчеркивает важность поддержания физиологических условий, чтобы избежать артефактов в исследованиях, полученных из культур клеток человека,

говорит Дуарте.

Стремясь очистить эти артефакты от экспериментов и создать более стабильную среду для культивирования, команда затем модернизировала стандартную систему биореактора с помощью автоматических систем мониторинга газа и клапанов для подачи чистых входов кислорода, углекислого газа и азота.

Это позволило исследователям поддерживать точный и физиологически значимый контроль над pH и другими параметрами культуры, не полагаясь на искусственные буферные агенты, которые имеют более ограниченную способность сохранять стабильность окружающей среды.

Примечательно, что большая часть вдохновения для экспериментальной установки исходила от предыдущих исследований Дуарте морских экосистем. Дуарте разработал способы точной настройки колебаний pH и газа, чтобы изучить влияние закисления океана на луга с водорослями в Красном море.

Затем мы использовали наш опыт точного контроля pH, O2 и CO2 в экспериментах с морскими организмами для разработки систем, которые могли бы обеспечить жесткий контроль окружающей среды в исследованиях культур клеток человека». «Это было прекрасное взаимообогащение морской науки и биомедицинских исследований,

говорит Дуарте.