El biorreactor mantiene las condiciones de cultivo celular bajo control

Una técnica de cultivo celular desarrollada por los científicos de KAUST ayuda a crear condiciones biológicas que se asemejan más a los entornos fisiológicos en comparación con los protocolos estándar utilizados en la mayoría de los laboratorios en la actualidad.

El nuevo sistema de biorreactor suministra gases, en lugar de productos químicos, para mantener los niveles de acidez y la cinética de intercambio de oxígeno dentro de los rangos corporales, un enfoque que permite un control más cuidadoso de los parámetros ambientales.

También es más sensible a la actividad metabólica de células y más representativo de lo que sucede dentro de los organismos vivos. Si se adopta ampliamente, la plataforma podría conducir a experimentos más precisos, interpretables y reproducibles en investigación biomédica🇧🇷

El aparato de cultivo celular surgió a través de una colaboración interdisciplinaria única entre el biólogo marino Carlos Duarte y el biólogo de células madre Mo Li.

Duarte y Li han unido fuerzas en los últimos años para resaltar los problemas generalizados en el control, seguimiento e informe de las condiciones ambientales en los sistemas de cultivo celular. Junto con los miembros del grupo de laboratorio, incluido el científico investigador Shannon Klein y Ph.D. estudiantes Samhan Alsolami y Silvia Arossa, en 2022 demostraron que las técnicas comunes para mantener células madre pluripotentes humanas constantemente producen grandes cambios en los niveles de gas ambiental, pH y otros parámetros, cambios que pueden conducir a cambios impredecibles en la cinética de crecimiento celular.

Tras este descubrimiento, los investigadores ahora describen cómo incluso pequeñas perturbaciones en el pH pueden conducir a células humanas reorientar drásticamente sus perfiles de expresión génica. «Revelamos cambios robustos y coordinados en la expresión de genes relacionados con la inflamación y el metabolismo en respuesta a ambientes ácidos», dice Li.

Este resultado, descrito en su último informe, “enfatiza la importancia de mantener las condiciones fisiológicas para evitar artefactos en las investigaciones derivadas de cultivos de células humanas”, dice Duarte.

Buscando purgar estos artefactos de los experimentos y crear un medio de cultivo más estable, el equipo luego adaptó un sistema de biorreactor estándar con válvulas y sistemas de monitoreo de gas automatizados para suministrar entradas de oxígeno puro, dióxido de carbono y nitrógeno.

Esto ha permitido a los investigadores mantener un control preciso y fisiológicamente relevante sobre el pH y otros parámetros de cultivo sin depender de agentes amortiguadores artificiales que tienen una capacidad más limitada para preservar la estabilidad ambiental.

En particular, gran parte de la inspiración para la configuración experimental provino de las investigaciones previas de Duarte sobre los ecosistemas marinos. Duarte había inventado formas de ajustar el pH y las fluctuaciones de gas para estudiar los efectos de la acidificación del océano en praderas de pastos marinos en el Mar Rojo.

Como él explica: «A continuación, utilizamos nuestra experiencia en el control preciso del pH, O_dos y compañía_dos en experimentos con organismos marinos para diseñar sistemas que puedan lograr controles ambientales estrictos en estudios de cultivo de células humanas».

«Fue una hermosa fertilización cruzada entre ciencia Marina y la investigación biomédica», dice Duarte.