دیواره‌های سیال در اطراف سلول‌های زنده

الگوهای پیکر بندی مجدد دیواره های سیال. اعتبار: Science Advances، doi: 10.1126 / sciadv.aav8002
 
بشقاب های کشت سلولی که به طور روزمره در زیست شناسی کاربرد دارند می توانند به طور مؤثر به دستگاه های میکروسیال تبدیل شوند، و مسیرهایی را برای زیست شناسان باز کنند تا گردش کارهای مبتنی بر سلول را مینیاتوری کنند. در یک گزارش اخیر، دکتر محقق کریستین سویتو و همکارانش در دانشکده های علوم مهندسی و آسیب شناسی دانشگاه آکسفورد، واقع در آکسفورد بریتانیا، روش ساده ای را برای ایجاد ترتیبات میکروسیالی در اطراف سلول ها توصیف کردند. سلول ها تاکنون روی سطوح استاندارد ظرف کشت میکروب رشد می کردند، در حالی که در این تحقیق، دانشمندان از رابط بین واسط سیالی مخلوط نشدنی در ظرف به عنوان یک ماده ساختمانی استفاده کردند.
 
آنها بشقاب های کشت سلولی مرسوم را، پیرو نیاز برای شکل دهی مجدد ساختارهای سیالی اطراف سلول های زنده، به شکل اسباب های میکروسیالی تصنعی و پیچیده هدف گذاری مجدد کردند. سویتو تکنیک جدید شکل دهی سیال ساخته شده توسط تیم تحقیقاتی خود را با این عنوان توصیف می کند: "ساختارهای سیال برای آن سلول ها با ترس از تعهد به هنگام انتخاب خانه - آنها را می توان به راحتی برداشت و مواردی جدید (با هندسه ای متفاوت) را به جای آن ساخت." این تحقیق در حال حاضر در مجله پیشرفت های علمی منتشر شده است.
 
محققان این روش را با استفاده از گردش کارهای درگیر با کلونینگ سلول، کلونینگ انتخابیِ یک کلون ویژه از میان دیگران در یک ظرف؛ درمان های دارویی؛ و بهبود زخم نشان دادند. کار تحقیقاتی یک رویکرد چند سو گَرد جفت شده با خصیصه های دوستانه زیست شناسی برای ترویج تکنولوژی میکروسیال ها در بین زیست شناسان را نشان داد. رویکردهای مبتنی بر میکروسیال ها در بسیاری از جریان های کاری محبوبیت زیادی را به دست آورده اند، گرچه بالاگیری آنها در زیست شناسی اصلی به علت تنوعی از دلایل دخیل، کند مانده است، از جمله به این دلایل:
 
ناسازگاری مواد برای رشد سلول
معماری‌های میکرو سیالی که محصور و غیرقابل دسترس هستند
هندسه‌های از پیش تعیین شده که نمی توانند در خلال آزمایش ها مجدداً پیکربندی شوند که هزینه ساخت و عملیات را تحمیل می کند
جریانهای کاری طراحی شده توسط مهندسینی که با تکنیک های موجود که توسط متخصصان زیست شناسی توسعه یافته، سازگار نیستند
 
در گذشته، دانشمندان ساختارهای سه بعدی با دیواره های سیال را در مقیاس نانو ایجاد کردند، اگر چه سازگاری زیستی آنها هنوز لازم است مورد ارزیابی قرار گیرد. بنابراین، در کارِ حاضر، سویتو و همکاران روشی را برای ایجاد آرایه هایی از اتاقک های میکرو سیالی مجزا شده بر روی بشقاب های دست نخورده‌ی کشت میکروب برای همساز کردن جریان های کاری عمده در زیست شناسی سلولی توسعه دادند. مثالهای ممکن شامل این ها می شود: تغذیه و انتقال سلولی، کلونینگ، نگاه داری سرمایی، تثبیت و برچسب گذاری ایمنی، تحلیل سلولی و واکنش زنجیره ای پلی مراز رونویسی معکوس (RT-PCR) و ویرایش ژنی CRISPR-Cas9. در آزمایش های قبلی چنین جریان های کاری‌ای، دانشمندان سلول ها را بعد از تولید میکرو سیالی اضافه می کردند.
 
در کار حاضر، محققان تنوعی از ترتیبات میکرو سیالی را در ظروف استاندارد کشت میکروب، حاوی سلول های چسبنده، ایجاد کردند و آنها را به صورت بلادرنگ مجدداً پیکربندی کردند. آنها کلون های سلولی را مجزا و بازیابی کردند تا تست های دارویی برهان مفهومی و آرایه های التیام زخم را اجرا کنند و تکنیک جدید را برای ایجاد و پیکر بندی مجدد مدارهای میکروسیالی روی ظروف کشت میکروب معرفی کردند، در حالی که سلول ها، با بسیاری از کاربردهای بالقوه در زیست شناسی اصلی، رشد می کردند و تقسیم می شدند.
 

در آزمایشاتی که به دنبال آمد، محققان ابتدا کف یک ظرف کشت میکروب را با واسطه کشت بافت پوشاندند و بیشترِ واسطه را برداشتند تا فیلم نازکی را شکل دهند که پوشاننده‌ی بستر پلیاستایرن است. آنها فیلم نازک را با یک فلورو کربن مخلوط نشدنی (FC40) پوششی نازک دادند تا مانع تبخیر شوند و تا به عنوان مانعی در برابر آلاینده های خارجی برای حفظ عقیمی محیط از آن استفاده شود. محققان تنوعی از ترتیبات میکرو سیالی را در ظروف استاندارد کشت میکروب، حاوی سلول های چسبنده، ایجاد کردند و آنها را به صورت بلادرنگ مجدداً پیکربندی کردند. سپس با استفاده از یک نوک تفلون، محققان با پایین ظرف تماس گرفتند و فاز آبکی را برای شکل دادن دلخواه ترتیبات میکرو سیالی، در این مورد به شکل مربع، جا به جا کردند. با استفاده از این تکنیک، محققان مزایای پلتفرم میکرو سیالی باز را به ظروف کشت سلولی استاندارد آوردند.
 
سویتو و دیگران فاز آبکی را برای ایجاد یک شبکه با حجم های پایین مایع، آن چنان که پیشتر توسط همان تیم نشان داده شده بود، شکل دادند و آنها را با رنگ های انتخابی در اتاقک های انتخابی مشاهده کردند. به عنوان مثال، اتاقک های محیطی یک رنگ آبی (با تشکیل یک مربع آبی) دریافت کرد و آنهایی که در داخل بودند کلمه "OXFORD" را شکل دادند.
 

ایجاد اتاقک ها برای جداسازی کلون های سلولی. اعتبار: Science Advances، doi: 10.1126 / sciadv.aav8002
 
محققان یک دایره را درون یک مثلث درون یک مربع "چاپ" کردند و از میکرولیتر های سه رنگ استفاده کردند تا به طور جداگانه سه شکل را مشاهده کنند؛ جایی که FC40 از مخلوط شدن رنگ ها جلوگیری می کرد. نتایج، قابلیت ساخت و تخریب دیواره های FC40 برای محدود کردن مؤثر مایعات در هر شکل 2 بعدی مطلوب نشان داد.
 
پس از نتایج برهان مفهوم مقدماتی، سویتو و همکاران، آرایه هایی از اتاقک ها ایجاد کردند تا کلونینگ سلول های تومور پستانی موش (NM18) را، از نظر ارثی تکرار کنند، که برای آن آنها ابتدا شبکه هایی ایجاد کردند و به دنبال آن سلول اضافه کردند. محققان ابتدا اجازه دادند که سلول ها به طور آزاد رشد کنند و توسط دیواره FC40 که توسط هر دو  O2 و CO2 قابل نفوذ است احاطه شوند، و سپس با رشد سلول های منفرد به داخل کلون ها، قبل از احاطه کردن آنها با دیواره های سیال با شکل های مختلف، احاطه شوند.
 
آنها نشان دادند که دیواره های سیال با ردپاهای 2 بعدی مختلف، تا زمانی که کلنی ها در طی عمل یا بازیابی بعدی از یکدیگر جدا باقی بمانند، می توانند به راحتی در اطراف سلول های زنده ساخته شوند. مطالعات قبلی که سلول ها را در داخل سطوح قبلاً الگو ریزی شده محدود رشد داد، نیاز به عملیات سطح قبل از چسبندگی سلولی داشت - که این استثنای قابل توجهی در تکنیک کنونی است.
 
منبع: تاماراسی جیواندارا، Phys.org