A diferencia de la mayoría de las células del cuerpo humano, las células madre tienen la capacidad única de dividirse indefinidamente. Esta característica única los hace particularmente atractivos para los científicos que buscan formas de extender la vida humana o nuevos métodos para reparar el tejido dañado. Las células madre pluripotentes tienen el potencial de diferenciarse en cualquiera de los tres tipos de tejidos primarios: endodermo (como el intestino, el estómago y los pulmones), mesodermo (como los músculos, huesos y corazón) y ectodermo (como los nervios y la piel). Sin embargo, cultivar estas células en incubadoras y dirigir su diferenciación en los tipos de células deseados sigue siendo un gran desafío. Los avances en este campo podrían desbloquear avances significativos en bioingeniería, incluida la posibilidad de hacer crecer artificialmente órganos enteros.
En un estudio publicado recientemente, el Dr. Laboratorio en un chipInvestigadores de la Universidad de Osaka han presentado un nuevo dispositivo compacto de imágenes de células en incubadora llamado INSPCTOR. Este dispositivo permite el seguimiento remoto en tiempo real del crecimiento celular, incluso en incubadoras compactas.
INSPECTOR utiliza tecnología de imágenes sin lentes integrada con transistores de película delgada (TFT). El sensor de imagen TFT absorbe la luz dispersa que pasa a través del objeto y la proyecta sobre una película delgada, creando una carga eléctrica. Cada sensor TFT tiene el mismo tamaño que un portaobjetos de vidrio estándar y puede capturar imágenes de seis cámaras de cultivo en una placa de cultivo celular típica de 8 pocillos. Como resultado, se pueden monitorear seis cultivos de forma independiente y se pueden operar múltiples unidades simultáneamente dentro de una incubadora compacta.
“Una gran ventaja de nuestro método es que se puede implementar fácilmente un control de calidad eficaz del cultivo de células madre y de los procesos de producción de células”, afirmó el autor principal del estudio, Taishi Kakizuka.
Para demostrar el valor del sistema INSPECTOR, los investigadores lo utilizaron para controlar la transformación de células epiteliales, que son estacionarias y están estrechamente unidas, en células mesenquimales, que se mueven más libremente. Esta transición juega un papel importante en muchos procesos naturales, como el desarrollo embrionario y la cicatrización de heridas. Demostraron que la progresión celular se podía medir con precisión basándose en la luz que llega al sensor en el fondo de la placa de cultivo.
Lo más impresionante es que los investigadores observaron que las células madre se diferenciaban en cardiomiocitos, que posteriormente comenzaron a latir entre sí. El equipo registró el efecto del fármaco sobre las tasas de latidos contráctiles, así como los cambios en la frecuencia de los latidos a lo largo del tiempo a medida que las células maduraban. “Esperamos que nuestro trabajo contribuya al avance de la medicina regenerativa y al descubrimiento de fármacos”, afirmó Takeharu Nagai, autor principal del estudio. Las ventajas del INSPECTOR sobre los dispositivos disponibles actualmente son su tamaño compacto y su rentable potencial de producción en masa.
Debido a que el proceso de diferenciación es muy sensible y propenso a fallar en condiciones incorrectas, verificar el desarrollo adecuado es fundamental. Además, el proceso lleva mucho tiempo y es imperativo detectar cualquier error rápidamente. La capacidad de controlar el crecimiento celular se vuelve cada vez más importante a medida que la automatización adquiere un papel más importante en el cultivo celular.