به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، با پیشرفت‌های فناوری سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسانی (hiPSC)، تقاضای فزاینده‌ای برای تکنیک‌های کنترل کیفیت برای مدیریت مؤثر فرآیند بلندمدت تولید سلول‌های هدف وجود دارد. در حالی که سیستم‌های نظارتی طراحی‌شده برای استفاده در انکوباتورها برای ارزیابی کیفیت کشت و رفتار سلول امیدوارکننده هستند، سیستم‌های موجود هنوز از نظر فشرده‌بودن، توان عملیاتی و معیارهای موجود با چالش‌هایی روبرو هستند. در همین راستا در تاریخ 30 اکتبر 2024، دانشگاه اوزاکا مطالعه‌ای را منتشر کرد که در آن از یک دستگاه جدید به نام INSPCTOR رونمایی شده است. این دستگاه به محققان این امکان را می‌دهد که رشد سلول‌ها را در زمان واقعی و حتی در انکوباتورهای فشرده نظارت کنند.

پیشرفت‌های اخیر در فن‌آوری سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسانی (hiPSC)

پیشرفت‌های اخیر در فن‌آوری سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسانی (hiPSC) تولید انواع سلول‌های مختلف را که بدن انسان را تشکیل می‌دهند، سرعت بخشیدن به پیشرفت در پزشکی احیاکننده و کشف داروها را امکان‌پذیر کرده است. فرآیند القای سلول‌های هدف از hiPSCها یک روش طولانی است که از روزها تا هفته‌ها و گاهی حتی ماه‎ها طول می‌کشد. علاوه بر این، شرایط کشت بهینه و راندمان القایی مشخص است که از آزمایشگاهی به آزمایشگاه دیگر، از یک رده سلولی به رده سلولی دیگر، و گاهی اوقات بسته به تفاوت‌های ظریف در کار با نمونه متفاوت است. بنابراین، بهینه‌سازی شرایط القایی اغلب برای هر یک مورد نیاز است. سایت آزمایشی و کنترل دقیق کل فرآیند برای دستیابی به تکرارپذیری بالا ضروری است. در نتیجه، اتوماسیون آزمایشگاهی به عنوان یک فناوری برای مدیریت کارآمد تعداد زیادی از نمونه‌های کشت سلولی با قابلیت تکرارپذیری بالا توجه را به خود جلب کرده است. به طور موثر اگر فرآیند القایی به تنهایی بر روی محصولات نهایی ارزیابی شود، کل فرآیند، که ممکن است چندین هفته طول بکشد، ممکن است بی فایده شود. توانایی نظارت و ارزیابی کیفیت در طول فرآیند القاء، ارزیابی زودهنگام شرایط کشت، تشخیص سریع ناهنجاری‌ها، و تکرارپذیری دقیق، از جمله در نقاط میانی را ممکن می‌سازد. بنابراین، سیستم‌هایی قادر به نظارت طولانی مدت و ارزیابی کیفیت کشت سلولی هستند. ارزش قابل توجهی دارند.

چالش بزرگ کار با سلول‌های بنیادی

سلول‌های بنیادی به دلیل توانایی منحصر به فرد خود در تقسیم نامحدود، مورد توجه دانشمندان قرار دارند. این ویژگی به آن‌ها این امکان را می‌دهد که در تحقیقات مربوط به افزایش طول عمر انسان و توسعه روش‌های جدید برای ترمیم بافت‌های آسیب‌دیده مورد استفاده قرار گیرند. سلول‌های بنیادی پرتوان قابلیت تمایز به هر یک از سه نوع بافت اصلی را دارند: اندودرم (مانند روده‌ها، معده و ریه‌ها)، مزودرم (مانند عضلات، استخوان‌ها و قلب) و اکتودرم (مانند اعصاب و پوست). با این حال، پرورش این سلول‌ها در انکوباتورها و هدایت تمایز آن‌ها به نوع سلول مورد نظر همچنان یک چالش بزرگ است. دستگاه‌های تصویربرداری نصب‌شده در داخل انکوباتورها به‌عنوان فناوری اولیه برای نظارت طولانی‌مدت کشت سلولی عمل می‌کنند. در عین حال، چندین الزام باید برای نظارت مؤثر بر کشت hiPSCs و القای تمایز آنها برآورده شود. اولین نیاز فشردگی است زیرا انکوباتورها فضای محدودی را ارائه می دهند. به ویژه، میکروسکوپ های کوچک و سیستم های تصویربرداری بدون لنز این تقاضا را برآورده می کنند. میکروسکوپ‌های مینیاتوری به گونه‌ای طراحی شده‌اند که وضوح بالایی را مانند میکروسکوپ‌های معمولی در یک سیستم کوچک‌تر حفظ کنند، و آنها را برای تجزیه و تحلیل ساختارهای دقیق مفید می‌سازد. سیستم‌های تصویربرداری بدون لنز، میدان دید وسیع، کوچک‌سازی بیشتر و مقرون‌به‌صرفه بودن را ارائه می‌دهند. نیازی به بزرگنمایی و لنزهای شیئی ندارد. با توجه به نیاز به کشت موازی تحت شرایط متعدد، مانند بهینه سازی القای تمایز، توان عملیاتی بالا نیز ضروری است. دستگاه‌های پرتوانی که قادر به مشاهده چندین ناحیه با استفاده از مکانیسم‌های اسکن هستند گزارش شده و تجاری شده‌اند. به عنوان مثال، محصولاتی مانند provi-CM20 و CM30 توسط Evident نماینده هستند و در حال حاضر در حال استفاده هستند.

معرفی دستگاه INSPCTOR

دستگاه INSPCTOR از فناوری تصویربرداری بدون لنز استفاده می‌کند که با ترانزیستورهای فیلم نازک (TFT) ترکیب شده است. حسگرهای تصویر TFT نور پراکنده‌ای را که از اشیاء عبور می‌کند و بر روی یک فیلم نازک تابیده می‌شود، جذب کرده و بارهای الکتریکی تولید می‌کنند. هر حسگر TFT به اندازه یک شیشه معمولی است و می‌تواند تصاویر تا شش محفظه کشت را در یک صفحه کشت سلولی 8 چاهکی ثبت کند. به این ترتیب، شش کشت می‌تواند به طور مستقل مشاهده شود و چندین واحد به طور همزمان در یک انکوباتور فشرده مدیریت شود. یکی از مزایای اصلی این رویکرد این است که کنترل کیفیت مؤثر بر کشت‌های سلول بنیادی و فرآیندهای تولید سلول به راحتی قابل پیاده‌سازی است.برای نشان دادن ارزش سیستم INSPCTOR، محققان از آن برای نظارت بر انتقال سلول‌های اپیتلیال، که ایستا و به هم چسبیده هستند، به سلول‌های مزانشیمی، که به طور آزادتر حرکت می‌کنند، استفاده کردند. این تغییر در بسیاری از فرآیندهای طبیعی، مانند توسعه جنینی و بهبود زخم، تایید می‌شود.

مزایای کار با دستگاه INSPCTOR

با استفاده از دستگاه INSPCTOR، محققان قادر بودند تا نرخ انقباضات و همچنین تغییرات در فرکانس ضربان در طول زمان را به‌طور دقیق نظارت کنند، زیرا سلول‌ها به بلوغ می‌رسند. "ما انتظار داریم که کار ما به پیشرفت‌های جدیدی در پزشکی ترمیمی و کشف دارو کمک کند. مزیت INSPCTOR نسبت به دستگاه‌های موجود، اندازه جمع و جور آن و پتانسیل تولید انبوه با هزینه کم است. از آنجایی که فرآیند تمایز بسیار حساس و مستعد شکست تحت شرایط نادرست است، تأیید توسعه صحیح بسیار مهم است. علاوه بر این، این فرآیند زمان‌بر است و شناسایی سریع هر گونه خطا ضروری است. توانایی نظارت بر رشد سلول‌ها به‌ویژه با توجه به اینکه اتوماسیون نقش بیشتری در کشت سلولی ایفا می‌کند، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

اهمیت این مطالعه

این مطالعه نشان‌دهنده یک گام مهم در جهت بهبود روش‌های کشت سلولی و نظارت بر فرآیندهای بیولوژیکی است که می‌تواند به توسعه درمان‌های جدید و بهبود کیفیت تحقیقات در زمینه پزشکی و زیست‌شناسی کمک کند.

پایان مطلب/.