Solutions for Cell Processing

Význam tématu

Proces zpracování buněk zahrnuje klonování, kultivaci, neinvazní vyhodnocení a měření fyzikálních vlastností buněk, což je zásadní pro průmyslovou výrobu buněčných produktů, vývoj regenerativní medicíny a bezpečnost biologických terapií.

Cíle a přehled studie

• Popis portfolia nástrojů Shimadzu určených pro automatizaci klonování, kultivace a neinvazní analýzu buněk.
• Ukázka aplikace v gene editingu, sledování složení kultivačního média a mechanického testování buněčných struktur.
• Prezentace přínosů v oblasti stabilizace procesů, úspory času a nákladů při zpracování buněk.

Použitá metodika a instrumentace

• Automatické odběry a přesun buněčných kolonií: CELL PICKER.
• Analýza DNA/RNA a stanovení mutačních poměrů: MultiNA (mikrochipová elektroforéza).
• Komplexní analýza kultivačního média: C2MAP System (LC/MS/MS platforma).
• Měření kovových prvků v médiu: AA-7000 (atomová absorpční spektrometrie).
• Trojdimenziální zobrazení a lokální mechanické vlastnosti buněk: SPM-9700HT (skenovací sondující mikroskopie).
• Vyhodnocení tuhosti a pevnosti buněčných sferoidů: MCT Series (mikro kompresní tester).

Hlavní výsledky a diskuse

• CELL PICKER zajistil opakovatelné a efektivní sběry klonovaných buněk po genome editingu a udržení pluripotence iPS buněk.
• MultiNA umožnil rychlé vyčíslení mutačních poměrů metodou CRISPR–Cas9 s vysokou citlivostí a rozlišením.
• C2MAP System sledoval přes 95 složek kultivačního média, identifikoval markery diferenciace iPS buněk (např. tryptofan, kynurenin, 2-aminoadipová kyselina) a podpořil neinvazní monitoring buněčného stavu.
• AA-7000 prokázal možnost jednoduchého a levného stanovení kovových prvků (Cu, Mn, Co, Fe, Zn) v různých kultivačních médiích CHO buněk s dobrou návratností a citlivostí.
• SPM-9700HT zachytil 3D morfologii HeLa a iPS buněk v kultivačním roztoku a kvantifikoval lokální deformaci, která odhalila rozdílnou tvrdost buněčných těles a mezibuněčných spojů.
• MCT Series ukázal rozlišitelné hodnoty tuhosti buněčných sferoidů HEK293 versus iPS buněk, což indikuje využitelné mechanické parametry pro hodnocení kvality tkáňových modelů.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizace a pokročilá analýza zvyšují reprodukovatelnost klonovacích a kultivačních procesů, umožňují neinvazní sledování kvality během výroby buněčných produktů, podporují objev klíčových markerů diferenciace a šetří čas i náklady na analýzy.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace automatizovaných zařízení s pokročilou obrazovou cytometrií a škálováním do GMP prostředí pro komerční výrobu buněčných terapií.
• Propojení multi-omics dat z LC/MS/MS a mechanických testů pomocí umělé inteligence pro prediktivní řízení kvality.
• Standardizace neinvazních ukazatelů kvality buněk jako procesních parametrů v průmyslové i klinické praxi.

Závěr

Řešení Shimadzu pro automatizaci zpracování buněk a citlivá analytická měření usnadňují efektivní klonování, kultivaci, neinvazní monitoring i mechanické hodnocení buněk. Tím přispívají k robustnímu přenosu procesů z laboratoře do průmyslu a urychlují inovace v oblasti regenerativní medicíny a buněčných terapií.

Reference

• Takako Yamamoto, Kunitada Hatabayashi, Mao Arita, Nobuyuki Yajima, Chiemi Takenaka, Takashi Suzuki, Masatoshi Takahashi, Yasuhiro Oshima, Keisuke Hara, Kenichi Kagawa, Shin Kawamata. Kynurenine signaling through the aryl hydrocarbon receptor maintains the undifferentiated state of human embryonic stem cells. Sci. Signal. 12, eaaw3306 (2019).