Les scientifiques du laboratoire de régulation de la signalisation cellulaire MIPT ont développé un nouveau système reproductible à faible coût pour la co-culture de cellules. Ce système est basé sur une membrane BSA polymérisée. Sa taille et son relief sont déterminés par un moule réalisé à l’aide d’une imprimante 3D. La possibilité de co-culture est obtenue avec des nanoparticules magnétiques (NP). Ces NP se sont réticulées dans la membrane, ce qui permet de la maintenir à flot dans un liquide de culture en utilisant un champ magnétique constant. L’étude a été publiée dans la revue Bioimpression.
Pour étudier comment différentes cellules s’influencent mutuellement, il faut d’abord les séparer dans l’espace. Le modèle le plus simple de co-culture cellulaire est basé sur l’application d’un milieu dit conditionné. Deux populations cellulaires sont cultivées séparément, puis le milieu de culture qui a été utilisé pour faire croître l’une des populations est collecté et utilisé pour une autre population cellulaire. Cependant, le problème avec ce modèle est que les molécules à courte durée de vie ne sont pas stables dans un milieu conditionné et n’ont pas le temps de transférer à la population de cellules acceptrices. Et par conséquent, cela conduit à l’absence de signaux de rétroaction existant dans des conditions naturelles
L’une des réalisations les plus importantes dans le développement de systèmes de co-culture a été réalisée par Clifford Grobstein en 1953. Il a utilisé des inserts perméables avec des membranes microporeuses. De tels systèmes de modélisation des changements dans le phénotype cellulaire sont présentés par le « système Transwell ». Les principaux inconvénients des systèmes disponibles dans le commerce sont le prix élevé et l’impossibilité de les reproduire indépendamment en laboratoire. Cependant, ce problème peut être résolu en utilisant l’impression tridimensionnelle (3D). Cette technologie permet de produire rapidement et correctement des dispositifs spécialement conçus pour les expériences in vitro avec suffisamment de détails et de précision.
Les chercheurs du Laboratoire de régulation de la signalisation cellulaire du MIPT ont développé leur propre système de co-culture, peu coûteux et reproductible.
Nous avons décidé de créer une matrice basée sur une protéine réticulée. De tels systèmes sont souvent utilisés pour simuler des matrices biologiques. Pour réaliser la possibilité de co-culture de différentes cellules, nous avons choisi une solution originale qui n’avait pas été utilisée auparavant. Pour maintenir la membrane protéique au-dessus d’une certaine hauteur à l’intérieur du vaisseau, nous avons décidé de la saturer avec des nanoparticules magnétiques. Comme composant principal de la membrane, l’albumine sérique bovine (BSA) a été choisie. Cette protéine est non toxique, largement disponible, est activement utilisée dans divers domaines de la biologie et, en règle générale, est déjà disponible dans n’importe quel laboratoire. »
Ilia Zubarev, chercheur principal, chercheur principal, Laboratoire de régulation de la signalisation cellulaire MIPT
La possibilité de co-culture est obtenue grâce à l’utilisation d’un système de support magnétique de la membrane à flot. Pour cela, des nanoparticules magnétiques sont ajoutées à la membrane, et un système à base d’aimants permanents est placé au dessus de la parabole. Les cellules cultivées sur la membrane conservent leur viabilité et peuvent se diviser, la membrane peut être fixée pour une coloration histochimique ou immunocytochimique, et les cellules peuvent être séparées de la membrane pour une étude plus approfondie. Le coût de la membrane finale est d’environ 1 USD, ce qui est plusieurs fois inférieur à celui de ses homologues disponibles dans le commerce. La méthode d’impression 3D permet d’ajuster de manière flexible et rapide le processus de fabrication aux besoins d’un laboratoire particulier. De telles membranes protéiques peuvent être fabriquées dans n’importe quel laboratoire à l’aide d’une imprimante 3D et de réactifs de laboratoire généraux largement disponibles.
Zubarev a ajouté : « Au fond de la boîte de Pétri, comme sur la membrane, différents types de cellules ont été cultivés. La membrane avec les cellules a été maintenue à flot dans le milieu de culture. Pendant plusieurs jours, les cellules ont échangé des signaux entre elles, puis c’était possible d’évaluer leur influence mutuelle.
Un tel système de co-culture peut être fabriqué dans n’importe quel laboratoire, et c’est une alternative rentable aux pastilles commerciales pour la co-culture cellulaire. »
