Une équipe de chercheurs au Japon a développé une nouvelle plate-forme de culture de cellules souches pluripotentes humaines qui permet de mieux contrôler les conditions de culture que les outils précédents en utilisant les micro et nanotechnologies.

La matrice de microenvironnement cellulaire artificiel multiplexé (MACME) place des nanofibres, mimer les matrices cellulaires, dans des micro-chambres remplies de fluide de tailles précises, qui imitent les environnements extracellulaires.

Les cellules souches pluripotentes humaines (hPSCs) sont très prometteuses pour l'ingénierie tissulaire, la médecine régénérative et les thérapies cellulaires car elles peuvent devenir n'importe quel type de cellule. L'environnement entourant les cellules joue un rôle majeur dans la détermination des tissus qu'elles deviennent, s'ils se répliquent dans plus de cellules, ou mourir. Cependant, comprendre ces interactions a été difficile parce que les chercheurs manquaient d'outils qui fonctionnent à l'échelle appropriée.

Souvent, les cellules souches sont cultivées dans un milieu de culture cellulaire dans de petites boîtes de Pétri. Alors que des facteurs tels que les niveaux de pH moyens et les nutriments peuvent être contrôlés, le montage artificiel est à l'échelle macroscopique et ne permet pas un contrôle précis de l'environnement physique entourant les cellules.

La baie MACME miniaturise cette configuration, culture de cellules souches dans des rangées de micro-chambres de milieu de culture cellulaire. Il va également plus loin en plaçant des nanofibres dans ces chambres pour imiter les structures trouvées autour des cellules.

Dirigé par Ken-ichiro Kamei de l'Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) de l'Université de Kyoto, l'équipe a testé une variété de matériaux et de densités de nanofibres, hauteurs de micro-chambres et densités initiales de cellules souches pour déterminer la meilleure combinaison qui encourage les cellules souches pluripotentes humaines à se répliquer.

Ils ont coloré les cellules avec plusieurs marqueurs fluorescents et ont utilisé un microscope pour voir si les cellules étaient mortes, répliqués ou différenciés en tissus.

Leur analyse a révélé que les nanofibres de gélatine et les chambres de taille moyenne qui créent une densité de cellules de graine moyenne fournissaient le meilleur environnement pour que les cellules souches continuent à se multiplier. La quantité et la densité des cellules voisines influencent fortement la survie cellulaire.

Le réseau est une « approche optimale et puissante pour comprendre comment les signaux environnementaux régulent les fonctions cellulaires, " concluent les chercheurs dans un article récemment publié dans la revue Petit .

Cette matrice semble être la première fois que plusieurs types d'environnements extracellulaires peuvent être montés sur un seul appareil, rendant beaucoup plus facile de comparer comment différents environnements influencent les cellules.

La matrice MACME pourrait réduire considérablement les coûts d'expérimentation par rapport aux outils conventionnels, en partie parce qu'il est de faible volume et nécessite moins de milieu de culture cellulaire. La matrice ne nécessite aucun équipement spécial et est compatible avec les pipettes de laboratoire couramment utilisées et les systèmes de pipettes automatisés pour effectuer un criblage à haut débit.