Исследователи из Лаборатории микроинструментов и систем Университета штата Мэн (MISL) в сотрудничестве с лабораторией Джексона разработали новый микрофлюидный инструмент, который воспроизводит в лаборатории ту же физико-химическую среду, которая заставляет эмбриональные стволовые клетки развиваться в организованную ткань.
Используя это устройство, исследовательская группа успешно культивировала часть спинного мозга на чипе.
Во время эмбрионального развития определенные химические вещества, называемые морфогенами, направляют стволовые клетки для развития и организации в их соответствующих тканях. По словам профессора UMaine Скотта Коллинза, использование нового микроустройства для дублирования пространственного распределения морфогенов в лаборатории приводит к той же организации тканей.
Используя то же оборудование и методы, которые используются при создании интегральных схем и компьютерных микросхем, исследовательская группа разработала и изготовила микрожидкостный чип, состоящий из лабиринта крошечных культуральных камер и соединенных между собой жидкостных каналов, чтобы генерировать те же распределения морфогенов, которые, как известно, вызывают развитие спинного мозга.
Это исследование было темой докторской диссертации в Университете Мэйна Кристофера Демерса, ныне докторанта в Институте Фрэнсиса Крика в Лондоне.
"Конечно, не все нейронные подтипы были полностью выражены в нашем устройстве, что указывает на то, что мы не дублировали точную среду эмбриона, но, безусловно, будет интересно узнать, чего не хватает," Демерс сказал.
Микрожидкостное устройство обещает предоставить биологам-разработчикам новый мощный инструмент для изучения того, как клетки принимают решения о дифференцировке во время эмбрионального развития.
Микроустройство также имеет потенциал для изучения регенерации конечностей и органов, диагностики и лечения нервно-мышечных заболеваний, таких как боковой амиотрофический склероз (болезнь Лу Герига), расщелины позвоночника и анэнцефалии, а также для открытия лекарств и персонализированной медицины.
Работа была выполнена в Лаборатории микроинструментов и систем Университета штата Мэн (MISL) в сотрудничестве с исследователями из лаборатории Джексона в рамках гранта Национального научного фонда [IOS-1145949]. Исследовательская группа в настоящее время сотрудничает с Институтом Фрэнсиса Крика над дальнейшей разработкой технологии для биологов развития.