Evaluando iMatrix-511 como una alternativa a Matrigel para el cultivo de iPSC

Las células madre pluripotentes inducidas (iPSCs) son células especiales que pueden transformarse en muchos tipos diferentes de células en el cuerpo. A los científicos les interesan mucho estas células porque podrían ayudar a tratar enfermedades y estudiar cómo funcionan. Sin embargo, mantener las iPSCs vivas y saludables en el laboratorio es un trabajo complicado. El ambiente en el que crecen, conocido como Matriz Extracelular (ECM), juega un papel importante en su salud.

Actualmente, un material popular para cultivar iPSCs se llama Matrigel (MG). Aunque MG se usa mucho, tiene algunas desventajas. Viene de células de ratón, lo que lo hace inconsistente en calidad y puede cambiar entre lotes. Esto puede causar problemas cuando los científicos quieren resultados confiables de sus experimentos. Para abordar este problema, se ha desarrollado un nuevo material conocido como iMatrix-511 (iM). iM es una sustancia pura y definida que proporciona un ambiente mejor y más estable para las iPSCs sin componentes animales.

En este artículo, vamos a discutir cómo se puede usar iM como alternativa a MG para cultivar y diferenciar iPSCs en células relevantes para estudiar la Barrera hematoencefálica (BBB). La BBB es una barrera protectora en el cerebro que controla lo que puede entrar y salir. Entender cómo crear modelos de la BBB en el laboratorio es importante para desarrollar nuevos tratamientos para enfermedades cerebrales.

#Importancia de las iPSCs

Las iPSCs son increíbles porque pueden desarrollarse en cualquier tipo de célula, lo que las hace valiosas para la investigación. Pueden usarse para crear modelos de enfermedades, estudiar cómo progresan y probar tratamientos potenciales. Para usar las iPSCs efectivamente, necesitan mantenerse en el laboratorio bajo las condiciones correctas.

La ECM es crucial en este proceso. Proporciona el apoyo necesario y señales para que las células crezcan y mantengan sus propiedades. La ECM adecuada puede ayudar a las iPSCs a mantenerse no diferenciadas, lo que significa que siguen siendo fieles a su naturaleza de células madre y pueden desarrollarse en cualquier tipo de célula cuando se necesite.

#Desafíos actuales con Matrigel

Matrigel ha sido el material preferido para el cultivo de iPSCs durante años. Aunque ha demostrado ser beneficioso para muchas aplicaciones, se deriva de tumores de ratón, lo que introduce variabilidad y riesgos potenciales. Los componentes en Matrigel pueden diferir mucho, lo que lleva a inconsistencias en los experimentos. Los científicos han sido cautelosos al interpretar los resultados obtenidos de células cultivadas en Matrigel durante muchos años.

Los investigadores han sabido que el ingrediente principal en Matrigel, la laminina, es importante para mantener saludables a las células madre. Se han probado varias formas de laminina para encontrar una alternativa adecuada a Matrigel. Un material como iM, está basado en un fragmento purificado de laminina-511, que ha mostrado promesas en el soporte del crecimiento de células madre humanas.

#Introducción a iMatrix-511

iMatrix-511 (iM) es un nuevo material que ofrece varias ventajas sobre Matrigel. Es un producto puro y recombinante hecho específicamente para cultivo celular. Los científicos han encontrado que iM mantiene su efectividad como medio de crecimiento y permite una mejor consistencia en los experimentos. Es estable a temperatura ambiente, fácil de manejar y rentable. Más importante aún, se puede mezclar con las células justo antes de colocarlas en cultivo, eliminando la necesidad de recubrir las placas con anticipación, lo que puede llevar tiempo.

Este estudio investiga si se puede usar iM en lugar de Matrigel en protocolos establecidos para mantener y diferenciar iPSCs en tipos de células específicos relevantes para estudiar la BBB.

#Métodos usados para el cultivo de iPSCs

En los experimentos, las iPSCs se mantuvieron en un medio nutritivo específico y se les prestó atención cuidadosa para asegurar que crecieran adecuadamente. Se monitorearon las células para su crecimiento y viabilidad, es decir, cuán saludables eran. Se utilizaron técnicas como la imagenología y el conteo de células para evaluar cómo crecieron las células en condiciones de iM y Matrigel.

Los investigadores compararon cuántas colonias se formaron y el tamaño de esas colonias cuando las iPSCs se cultivaron en iM versus Matrigel. Descubrieron que iM permitía la formación de colonias más pequeñas y de tamaño más consistente, mientras que Matrigel producía colonias más grandes y variadas.

#Evaluación del crecimiento y salud celular

Las iPSCs cultivadas en ambos materiales fueron monitoreadas durante varios días. Se siguió el crecimiento de las células mediante conteo diario y se realizaron pruebas para evaluar la salud de las células. Los científicos utilizaron una prueba de cambio de color para evaluar cuántas células saludables estaban presentes. Este método ayuda a entender cuán efectivo es cada material para apoyar el crecimiento celular.

Los resultados mostraron que las células en iM mantuvieron patrones de crecimiento y niveles de salud similares a las de Matrigel. Sin embargo, se notó que las células en Matrigel tendían a mostrar lecturas de absorbancia ligeramente más altas en las pruebas de viabilidad, sugiriendo algunas diferencias en la actividad metabólica de las células en las dos condiciones.

#Estabilidad de pluripotencia y salud genética

Un aspecto importante de trabajar con iPSCs es asegurarse de que mantengan su naturaleza "pluripotente", lo que significa que aún pueden convertirse en cualquier tipo de célula. Los investigadores examinaron marcadores específicos que indican si las células permanecieron pluripotentes y si hubo daño en el ADN durante el cultivo.

El estudio mostró que las iPSCs cultivadas en iM y Matrigel mantuvieron su pluripotencia a través de múltiples pasajes. No hubo diferencias significativas en el daño al ADN, lo que indica que ambos materiales apoyan la estabilidad genética de las iPSCs.

#Diferenciación en células neurovasculares

Después de establecer que iM puede soportar el crecimiento de iPSCs, el siguiente paso fue ver si podían transformarse en tipos de células específicos, como las células endoteliales cerebrales y los pericitos, que son esenciales para formar una barrera hematoencefálica funcional.

Los investigadores siguieron protocolos establecidos para la diferenciación, usando ya sea iM o Matrigel para ver si producirían resultados similares. El proceso de diferenciación fue exitoso para ambos materiales, con las células mostrando los marcadores correctos que indicaban que se habían transformado en los tipos de células deseados.

#Co-cultivo para modelar la barrera hematoencefálica

Para estudiar aún más la barrera hematoencefálica, los científicos crearon co-cultivos de las células diferenciadas. Esto significa que combinaron células endoteliales cerebrales y pericitos de iM y Matrigel para ver qué tan bien trabajaban juntas. El co-cultivo es esencial para imitar las condiciones de la vida real, ya que estas células interactúan estrechamente en el cerebro.

Los investigadores midieron la integridad de estos co-cultivos examinando la rigidez de la barrera que formaron. Se tomaron medidas durante varios días, evaluando qué tan bien funcionaba la barrera, lo que se ilustra con los niveles de resistencia (TEER) y permeabilidad a otras sustancias.

Los resultados indicaron que tanto los co-cultivos derivados de iM como de Matrigel pudieron formar una barrera estable, logrando niveles significativos de resistencia. Esto sugiere que iM es un sustituto efectivo para Matrigel en la creación de modelos realistas de la barrera hematoencefálica.

#Conclusión

En general, este estudio demuestra que iM puede apoyar efectivamente el crecimiento y la diferenciación de iPSCs en tipos de células específicos relevantes para la investigación neurovascular. Al proporcionar un ambiente consistente y definido libre de componentes de origen animal, iM ofrece una alternativa prometedora a Matrigel, reduciendo la variabilidad en los experimentos.

La capacidad de crear modelos confiables de la barrera hematoencefálica es vital para avanzar en la investigación y desarrollar tratamientos para enfermedades neurológicas. Los hallazgos contribuyen a mejorar los protocolos para trabajar con iPSCs, aumentando la robustez y la reproducibilidad en estudios científicos.

A medida que la investigación continúa, las implicaciones del uso de iM podrían impactar aún más cómo los científicos exploran el cuerpo humano y desarrollan nuevas terapias. Mejorar los métodos de cultivo celular contribuye al objetivo más amplio de avanzar en la medicina personalizada y comprender sistemas biológicos complejos.