Um Sistema de Cultura Automatizado para Manutenção e Diferenciação de Células-Tronco Pluripotentes Induzidas por Humanos

Este artigo tem como objetivo fornecer procedimentos reais e detalhados de manejo para um sistema automatizado de cultura de células-tronco pluripotentes induzidas humanas (iPSC), que produzimos em colaboração com uma empresa, e mostrar resultados representativos.

Desde a publicação do artigo em 2007, o iPSC vem chamando a atenção em todo o mundo¹. Devido à sua maior característica de poder diferenciar-se em qualquer tipo de célula somática, espera-se que seja aplicado em vários campos, como a medicina regenerativa, a elucidação das causas de doenças intratáveis e o desenvolvimento de novos fármacos^{terapêuticos2,3}. Além disso, o uso de células somáticas humanas derivadas de iPSC poderia reduzir os experimentos com animais, que estão sujeitos a restrições éticas significativas. Embora inúmeras iPSCs homogêneas sejam constantemente necessárias para pesquisar novos métodos com iPSCs, é muito trabalhoso gerenciá-las. Além disso, o manuseio de iPSC é difícil devido à sua alta sensibilidade, mesmo a mudanças culturais e ambientais sutis.

Para resolver esse problema, espera-se que os sistemas de cultura automatizados executem tarefas em vez de humanos. Alguns grupos desenvolveram alguns sistemas automatizados de cultura de células-tronco pluripotentes humanas para manutenção e diferenciação celular e publicaram suas conquistas ^4,5,6. Estes sistemas equipam braço(s) robótico(s) multiarticulado(s). Os braços robóticos têm não apenas mérito por imitar altamente os movimentos dos braços humanos, mas também demérito por exigirem custos mais altos para o(s) braço(s), embalagens de sistemas maiores e mais pesadas e esforços demorados de educação por parte dos engenheiros para obter os movimentos visados ^7,8. A fim de facilitar a introdução do aparelho em mais instalações de pesquisa nos pontos de consumo econômico, espacial e de recursos humanos, desenvolvemos um novo sistema de cultura automatizado para a manutenção e diferenciação de iPSC em vários tipos de células⁹.

Nossa justificativa para o novo sistema foi adotar um sistema de trilhos com eixo X-Y-Z em vez de braços robóticos multiarticulados⁹. Para substituir as complexas funções manuais dos braços robóticos, aplicamos uma nova ideia a este sistema, que pode alterar automaticamente três tipos de pontas de braço funcionais específicas. Aqui, também indicamos como os usuários podem facilmente fazer agendamentos de tarefas com pedidos simples em software devido à falta de requisitos para contribuições de engenheiros durante todo o processo.

Um dos sistemas robóticos de cultura demonstrou a confecção de corpos embrionários utilizando placas de 96 poços como agregados celulares 3D para^{diferenciação4}. O sistema relatado aqui não pode lidar com placas de 96 poços. Um deles alcançou o grau atual de boas práticas de fabricação (GMPc) usando uma linhagem celular, embora não fosse uma célula-tronco pluripotente humana⁵. O sistema de cultura automatizado aqui detalhado foi desenvolvido com o objetivo específico de auxiliar os experimentos laboratoriais (Figura 1). No entanto, tem sistemas suficientes para manter limpos níveis equivalentes a um gabinete de segurança de nível IV.