Работа с бактериями не может обеспечить полный спектр биотехнологических потребностей современной фармацевтики и науки. Во-первых, некоторые белки удается получить только в эукариотических клетках из-за их сложных посттрансляционных модификаций (например гликозилирования). Во-вторых, клеточные линии человека — прекрасная модель для первоначального скрининга терапевтических молекул, чтобы определиться с дальнейшим направлением разработки лекарства. В-третьих, сами клетки могут быть лекарственными препаратами (см. статью спецпроекта «Генная терапия» «Генная терапия: познакомьтесь с лекарствами будущего» [15]).
Клеточные культуры и первичные клетки — достаточно капризный материал. То, как они себя будут чувствовать, какие дадут результаты, зависит от множества факторов, среди которых температура, содержание углекислого газа, отсутствие контаминаций, соблюдение временных интервалов и стандартизация всех экспериментальных действий. Точно ли наблюдаемый эффект существует или он является всего лишь следствием неточностей при повторении эксперимента? Наибольшую важность эти вопросы приобретают тогда, когда нужно принимать решения о вложении значительного количества денег и времени в разработку, например, при выведении препарата в доклинические испытания.
Подробнее о разработке лекарств в фармацевтике мы поговорим в следующей статье, а в этой рассмотрим, как автоматизируют выделение нужных исследователю клеток, их быстрый скрининг, культивирование и другие процессы, которые в том или ином виде используются теперь почти везде — от научно-исследовательских лабораторий до передовых R&D-отделов фармацевтических корпораций.
Культивирование клеток эукариот
Перед тем, как мы перейдем к современному скринингу и многопараметрическому анализу эукариотических клеток, кратко поговорим об особенностях их культивирования.
Для ведения культур клеток эукариот, как стабильных клеточных линий, например, опухолевых, так и первичных клеточных культур (клеток из органа или ткани пациента или лабораторного животного) необходимо соблюдать некоторые правила. Исследователю приходится обеспечивать стерильные условия, готовить подходящую питательную среду, добавлять в нее необходимые компоненты (сыворотка, антибиотики, ростовые факторы и т.д.), вовремя рассеивать клетки, проверять, что в пробах нет контаминации и инфекций, например, бактерий или микоплазмы. Также нужен контроль постоянства условий: для стабильного роста клеток важна температура, влажность и содержание углекислого газа. В большинстве лабораторий работы по культивированию проводятся в так называемом «клеточном блоке», куда нередко ограничен доступ. Чем меньше людей, тем проще понять, кто или что стало причиной гибели клеточной линии и других неприятностей, а значит и сделать «работу над ошибками».
С описанными выше задачами успешно справляются автоматические платформы: они часто представляют собой большой короб, по габаритам похожий на ламинарный шкаф или химическую тягу, оснащенный различными манипуляторами, системами дозирования и другими встроенными приборами. На видео выше можно посмотреть, как автомат перемещает фальконы с клетками, открывает и закрывает пробирки, добавляет заданные исследователем реагенты. Сотрудник лаборатории в этом случае следит за наполнением платформы нужными реактивами и пластиком, а также программирует протоколы работы — меньше времени на ручной труд, больше на то, чтобы придумать новые эксперименты или проанализировать полученные результаты. А еще робот гораздо точнее в дозировании и почти никогда не ошибается, а значит, получается существенная экономия на реактивах. Сплошные плюсы!
Но удобные платформы-роботы есть далеко не в каждой лаборатории. Почему? Основной причиной, по которой в большинстве научно-исследовательских лабораторий культивирование клеток все еще остается «ручной» задачей сотрудников является высокая цена автоматических платформ: от 0,5 до 1,5 миллиона долларов. Впрочем, такие инвестиции прекрасно окупаются в очень больших коммерческих лабораториях, особенно тех, где проводят высокопроизводительный скрининг лекарственных препаратов — для анализа такого же количества проб вручную пришлось бы нанять целую армию лаборантов!
А узнать больше о процессе автоматизации вы можете тут: https://biomolecula.ru/articles/rabota-s-kletkami-avtomatizirui-i-vlastvui