התקן הרכבה אקוסטית תלת מימדי לייצור המוני של ספרואידים סלולריים
13 באוקטובר 2023
ספרואידים של תאים נחשבו למודל פוטנציאלי אחד בתחום היישומים הביולוגיים. מאמר זה מתאר פרוטוקולים לייצור מדרגי של ספרואידים של תאים באמצעות התקן הרכבה אקוסטית תלת-ממדית, המספק שיטה יעילה לייצור חזק ומהיר של ספרואידים אחידים של תאים.
מודלים תלת-ממדיים של תרביות חוץ גופיות, כמו ספרואידים של תאים, נמצאים בשימוש נרחב בתחומי הנדסת רקמות, מידול מחלות וסינון תרופות. המחקר שלנו מתמקד בפיתוח והשקעה לפי שיטה הנדסית לייצור ספרואידים או מודלים אחרים של תרביות מבחנה תלת-ממדיות באיכות גבוהה למחקרים ביולוגיים מגוונים. בפרוטוקול הנוכחי, הספרואידים גדלו בתוך פיגום GelMA ונשלפים בשכיבה הסופית, ממיסים את הפיגום וגורמים לפרוצדורות נוספות.
ננסה להרכיב אקוסטית צברי תאים בתווך תרבותי כדי לאפשר להם לגדול בתוך ספרואידים ללא פיגומים. בהשוואה לטכניקות הרכבה מגנטיות, גלים אקוסטיים יכולים להרכיב תאים ישירות באופן ללא תוויות ללא השפעות רעילות פוטנציאליות על התאים. חוץ מזה, הפרוטוקול שלנו מאפשר להרכיב ספרואידים של תאים במערך תלת ממדי, מה שמגדיל משמעותית את התפוקה.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מאמר זה מציג שיטה להפקת ספרואידים של תאים באמצעות מכשיר הרכבה אקוסטית בתלת-ממד. גישה זו מאפשרת ייצור יעיל וניתן להרחבה של ספרואידים תאיים אחידים, בעלי ערך רב ביישומים ביולוגיים שונים.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדעי
- ביולוגיה של התא
- מודלים של תרבית תלת-ממדית
- טכניקות הרכבה אקוסטית
רקע
- ספרואידים של תאים חשובים למחקרים ביולוגיים.
- שיטות מסורתיות עשויות לכלול פיגומים, אשר עלולים לסבך את התהליך.
- גלי אקוסטיקה מציעים חלופה לא רעילה להרכבת תאים.
- הרכבה בספיקת גבוהה (High-throughput) היא קריטית ליעילות המחקר.
מטרת המחקר
- פיתוח שיטה לייצור ספרואידים של תאים באיכות גבוהה.
- ביטול הצורך בפיגומים (scaffolds) ליצירת הספרואידים.
- הגברת התפוקה של ייצור הספרואידים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- מכשיר הרכבה אקוסטי בתלת-ממד לאגרגציה של תאים.
- מצע גידול לצמיחת ספרואידים.
- השוואה לטכניקות הרכבה מגנטיות.
- פרוטוקול לייצור ספרואידים בקנה מידה רחב.
תוצאות עיקריות
- הרכבה מוצלחת של ספרואידים של תאים ללא פיגומים.
- תפוקה מוגברת בהשוואה לשיטות מסורתיות.
- השפעות לא רעילות של גלי אקוסטיקה על תאים.
- אחידות בגודל ובמבנה הספרואידים.
מסקנות
- שיטת ההרכבה האקוסטית היא יעילה וניתנת להרחבה.
- היא מהווה חלופה מעשית ליצירת ספרואידים המבוססת על פיגומים.
- טכניקה זו יכולה לקדם מחקר ביולוגי המערב מודלים תלת-ממדיים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
ייצור אחיד של ספרואידים תאיים בתפוקה גבוהה הוא גורם קריטי המאפשר יצירת מודלים תאיים תלת-ממדיים (3D) בקנה מידה רחב עבור גילוי תרופות ומחקר פרה-קליני. מכשיר ההרכבה האקוסטית התלת-ממדי המתואר כאן נותן מענה לצורך בייצור ספרואידים הנתמכים על ידי פיגום (scaffold) בצורה הניתנת לשחזור, ובכך הוא תומך בביטחון חיזוי בשלבים מוקדמים של סריקה ומידול מחלות. טכנולוגיה זו מאפשרת לצוותים בביו-פארמה להאיץ את פיתוח הבדיקות ואת זרימות העבודה התרגומיות עם רלוונטיות ביולוגית משופרת.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר יצירה חסונה של אגרגטים תאיים בתלת-ממד לבדיקה פונקציונלית של מטרות טיפוליות.
- תומך בהפחתת סיכונים ביולוגיים על ידי אספקת מודלים רלוונטיים פיזיולוגית לניתוח מסלולים.
- מעניק ביטחון חיזוי בתיקוף מטרות באמצעות מורפולוגיה וחיוניות אחידות של הספרואידים.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מספק מערכים סטנדרטיים של ספרואידים בתפוקה גבוהה לסריקת תרכובות כמותית.
- משפר את הדירות של הבדיקה על ידי מזעור השונות בגודל והפחתת הטיפול הידני.
- מכין מערכות ביולוגיות תלת-ממדיות (3D) מתוקפות עבור תהליכי עבודה של סריקה פנוטיפית במקביל.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מותאם לדרישות המערכת הרלוונטיות למחלות במחקרי ביומרקרים תרגומיים.
- מאפשר רציפות משלב הגילוי ועד לתיקוף פרה-קליני על ידי תמיכה ביצירת מודלים ניתנים להרחבה.
- מפחית עמימות מכניסטית במודלים פרה-קליניים באמצעות הרכבה מבוקרת של ספרואידים.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד
שיטת הרכבה אקוסטית תלת-ממדית זו משולבת בממשק שבין שלבי הגילוי המוקדמים לזיהוי מובילים (lead identification), ומספקת פלטפורמה ניתנת להרחבה ליצירת ספרואידים מוכנים לבדיקה ולתמיכה בפיתוח מודלים פרה-קליניים.
- ביולוגיה של גילוי: תומכת בבדיקת היפותזות ובהבהרת מסלולים באמצעות מודלים תלת-ממדיים רלוונטיים פיזיולוגית.
- סריקה: מאפשרת פלטים כמותיים הניתנים לשחזור לצורך הערכת תרכובות בפורמטים של סריקה רב-מסית.
- אנליזה: מספקת גודל ספרואידים אחיד ומדדי חיוניות לצורך ניתוח השוואתי בין תנאים שונים.
- מחקר תרגומי: מקלה על ההתאמה למודלים של מחלות ומחקרי סמני ביולוגים בעת הרחבה למערכות אורגנואידים.
- שימוש חוזר ארגוני: מציעה יכולת ניתנת לשחזור ולהרחבה עבור תוכניות מו"פ מגוונות הדורשות מודלים תלת-ממדיים של תאים.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון בחיזוי ומפחית שונות ביולוגית בשלבי מחקר מוקדמים.
- ערך תפעולי: מייעל את ייצור הספרואידים באמצעות הרכבה לא רעילה, ללא צורך בעבודה ידנית ובתפוקה גבוהה.
- ערך אסטרטגי: משפר את איכות קבלת ההחלטות לגבי המשך הפרויקט (go/no-go) על ידי מתן אפשרות לזרימות עבודה של מודלים תלת-ממדיים חסונים וניתנים להרחבה.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכון באמצעות אספקת נתונים פרה-קליניים אמינים וניתנים לשחזור.
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות בהפעלה של מכשירים אקוסטיים ובטכניקות לתרבית תאים בתלת-ממד.
- נדרשת גישה למיכשור ייעודי, כולל מתמירים מסוג PZT ומערכות לקשירה צולבת באמצעות UV.
- נדרש סטנדרטיזציה בין צוותים לצורך ייצור ושליפה הדירות של ספרואידים.
- התאמה לסוגי תאים ומערכות מודל שונות עשויה לדרוש אופטימיזציה של הפרוטוקול.
- יש לתקף את שלבי המסת הפיגום והשליפה לצורך תאימות עם בדיקות המשך.
