Système de culture automatisé pour le maintien et la différenciation de cellules souches pluripotentes induites par l’homme

Cet article vise à fournir des procédures de manipulation réelles et détaillées pour un système automatisé de culture de cellules souches pluripotentes induites humaines (CSPi), que nous avons produit en collaboration avec une entreprise, et à montrer des résultats représentatifs.

Depuis la publication de l’article en 2007, l’iPSC a attiré l’attention dans le monde entier¹. En raison de sa plus grande caractéristique de pouvoir se différencier en n’importe quel type de cellule somatique, il devrait être appliqué dans divers domaines tels que la médecine régénérative, l’élucidation des causes des maladies incurables et le développement de nouveaux médicaments thérapeutiques ^2,3. De plus, l’utilisation de cellules somatiques humaines dérivées de cellules iPSC pourrait réduire les expérimentations animales, qui sont soumises à d’importantes restrictions éthiques. Bien que de nombreuses cellules iPS homogènes soient constamment nécessaires pour rechercher de nouvelles méthodes avec des cellules iPS, il est trop laborieux de les gérer. De plus, la manipulation des cellules iPS est difficile en raison de sa grande sensibilité, même aux changements culturels et environnementaux subtils.

Pour résoudre ce problème, on s’attend à ce que les systèmes de culture automatisés effectuent des tâches à la place des humains. Certains groupes ont mis au point quelques systèmes automatisés de culture de cellules souches pluripotentes humaines pour le maintien et la différenciation cellulaires et ont publié leurs résultats ^4,5,6. Ces systèmes équipent un ou plusieurs bras robotiques multiarticulés. Les bras robotiques ont non seulement l’avantage d’imiter fortement les mouvements des bras humains, mais aussi l’inconvénient d’exiger des coûts plus élevés pour le(s) bras(s), un emballage de système plus grand et plus lourd et des efforts d’éducation fastidieux de la part des ingénieurs pour obtenir les mouvements visés ^7,8. Afin de faciliter l’introduction de l’appareil dans un plus grand nombre d’installations de recherche aux points de consommation économique, d’espace et de ressources humaines, nous avons développé un nouveau système de culture automatisé pour le maintien et la différenciation des CSPi en différents types de cellules⁹.

La raison d’être de ce nouveau système était d’adopter un système de rails sur les axes X-Y-Z au lieu de bras robotiques multiarticulés⁹. Pour remplacer les fonctions complexes des bras robotiques, nous avons appliqué une nouvelle idée à ce système, qui peut changer automatiquement trois types d’embouts de bras fonctionnels spécifiques. Ici, nous indiquons également comment les utilisateurs peuvent facilement établir des calendriers de tâches avec de simples commandes sur un logiciel en raison de l’absence d’exigences pour les contributions des ingénieurs tout au long du processus.

L’un des systèmes de culture robotisés a démontré la fabrication de corps embryoïdes en utilisant des plaques à 96 puits comme agrégats cellulaires 3D pour la différenciation⁴. Le système décrit ici ne peut pas traiter les plaques à 96 puits. L’une d’entre elles a obtenu la note actuelle de bonnes pratiques de fabrication (BPF) en utilisant une lignée cellulaire, bien qu’il ne s’agisse pas d’une cellule souche pluripotente humaine⁵. Le système de culture automatisé détaillé ici a maintenant été développé dans le but spécifique d’aider les expériences de laboratoire (Figure 1). Cependant, il dispose de suffisamment de systèmes pour maintenir des niveaux de propreté équivalents à ceux d’une armoire de sécurité de niveau IV.