Chociaż czasem jest niedoceniany, ściśle kontrolowany, niezawodny system inkubacji może być jednym z najcenniejszych urządzeń w laboratorium. Możliwość prowadzenia hodowli zdrowych linii komórkowych może mieć istotne znaczenie dla powodzenia badań, a także wpływać na wyniki projektów badawczych. Doskonałym tego przykładem są badania z zakresu zapłodnienia pozaustrojowego prowadzone w Instytucie Karolińska w Szwecji, gdzie do hodowli komórek wykorzystywane są inkubatory firmy PHCbi.
Instytut Karolinska
W sytuacji, gdy wspomagana reprodukcja staje się coraz bardziej rozpowszechniona, a technologia naukowa stale się rozwija, nie jest zaskoczeniem, że poprawa technik zapłodnienia pozaustrojowego jest tematem ciągłych badań. Szacuje się, że na całym świecie do dnia dzisiejszego dzięki zapłodnieniu pozaustrojowemu na świat przyszło 5 milionów dzieci.
Ciągły rozwój łatwiejszych metod spotęgował zainteresowanie i sprawił, że zapłodnienie pozaustrojowe stało się bardziej przystępne cenowo i dostępne dla szerszej populacji, a ponadto doprowadził do wzrostu odsetka zabiegów zakończonych powodzeniem. Niektóre z tych badań są prowadzone w Instytucie Karolińska, największym uniwersytecie medycznym w Szwecji.
Ten prestiżowy instytut prowadzi duży program dotyczący komórek macierzystych, w którym udział bierze wiele grup, w tym jedna prowadzona przez profesora Outi Hovatta. Jej celem jest udostępnienie zapłodnienia pozaustrojowego kobietom, które do tej pory nie mogły z niego skorzystać. W tym celu zespół bada dojrzewanie ludzkich pęcherzyków jajnikowych i oocytów z tkanek ludzkich jajników przechowywanych w warunkach kriogenicznych. W sytuacjach, gdy bezpośrednie wszczepienie tkanki z powrotem do jajnika kobiety, u której doszło do utraty komórek jajowych, na przykład w związku z chemioterapią lub z przyczyn genetycznych, jest ryzykowne, takie rozwiązanie może być wykonalną alternatywą.
Jako wsparcie dla rozwoju tej innowacyjnej i przełomowej techniki Instytut Karolinska wybrał ściśle kontrolowany system inkubacji o wysokiej jakości. Hodowla oocytów od etapu pęcherzyków zawiązkowych do pełnej dojrzałości jest długim i delikatnym procesem, na który istotny wpływ może mieć środowisko, w którym przebywają komórki. Z tego powodu instytut jest silnie uzależniony od swoich systemów inkubacji.
Innowacyjne technologie wykorzystane w inkubatorach firmy PHCbi gwarantują osiągnięcie wymaganego poziomu kontroli temperatury i parametrów otoczenia.
Odtworzenie warunków in vivo
Instytut Karolinska korzysta w swoich laboratoriach z około dwudziestu inkubatorów wielogazowych IncuSafe MCO-5M. Te małe urządzenia osobiste doskonale nadają się do zastosowań obejmujących profesjonalną hodowlę komórkową dzięki precyzyjnej kontroli stężeń CO2 i O2, niezawodnemu procesowi odkażania oraz stabilności temperatury, które wspomagają utrzymywanie stabilnego środowiska dla komórek. Taki poziom kontroli parametrów otoczenia ma kluczowe znaczenie w badaniach dotyczących zapłodnienia pozaustrojowego i był głównym kryterium podczas określania parametrów systemów przez Instytut Karolinska.
Do hodowli dojrzałych oocytów wymagane są bardzo precyzyjne warunki. Przykładowo konieczne jest stałe utrzymanie temperatury na poziomie 37°C oraz obniżonego stężenia tlenu wynoszącego 5% w celu odzwierciedlenia naturalnych warunków, w których znajdują się komórki in vivo. Ma to kluczowe znaczenie dla zagwarantowania żywotności dojrzałych komórek oraz maksymalizacji powodzenia przyszłych zabiegów zapłodnienia pozaustrojowego z ich wykorzystaniem.
Innowacyjne technologie dla innowacyjnych zastosowań
Hodowle komórkowe w instytucie Karolinska zawsze są prowadzone w optymalnych warunkach, niezależnie od tego, czy komórki znajdują się przy drzwiach inkubatora, czy też w tylnej części komory. W pierwszej kolejności zapewnia to system Direct Heat and Air Jacket, który pozwala na osiągnięcie i utrzymanie wymaganej temperatury na poziomie 37°C. Dodatkowo delikatna cyrkulacja powietrza zapewniana przez wentylator zmniejsza ewentualny gradient temperatury we wnętrzu komory.
W celu zapewnienia warunków fizjologicznych dla hodowanych komórek inkubatory osiągają również stabilne stężenia gazów dzięki zastosowaniu przełomowych technologii. Cyrkonowy czujnik tlenu o długiej żywotności pozwala na utrzymanie niższych od obecnych w otoczeniu stężeń tlenu mieszczących się w zakresie 1–18%.
Dołączono również system automatycznego przełączania butli z N2, który powoduje przełączenie z butli głównej na dodatkową, gdy czasy odzysku przekraczają określony limit. Dzięki temu udało się wyeliminować dużą zmienność stężenia gazu, a także zagrożenia dla procesów biologicznych zachodzących w dojrzewających pęcherzykach jajnikowych.
Scentralizowany sterownik mikroprocesorowy wraz z alarmem, możliwością programowania, protokołami kalibracji i diagnostyki nadzoruje wszystkie operacje w inkubatorze, dzięki czemu warunki wewnątrz inkubatorów są stale monitorowane i kontrolowane. W razie wystąpienia jakiegokolwiek problemu naukowcy są natychmiast powiadamiani. Dzięki temu oocyty są chronione zabezpieczeniami na najwyższym poziomie.
Dodanie kilku systemów odkażania dodatkowo gwarantuje wydajność w warunkach in vitro dzięki zastosowaniu zintegrowanej technologii kontroli zanieczyszczeń inCu-saFe® i SafeCell® UV. To silne połączenie zapewnia ochronę przed zanieczyszczeniami przenoszonymi drogą powietrzną i wodną, a także zapobiega wzrostowi pleśni, grzybów i bakterii przy stałej ochronie bakteriobójczej. W tym innowacyjnym zastosowaniu, w którym komórki zwykle są jedyne w swoim rodzaju, takie rozwiązanie zapewnia dodatkowy spokój ducha zespołowi Instytutu Karolinska.
Podsumowanie
Dzięki zastosowaniu tych wszystkich technologii w jednym urządzeniu system inkubacji firmy PHCbi stosowany w Instytucie Karolinska to idealne rozwiązanie do prowadzenia pionierskich badań naukowych. Dzięki zapewnieniu stabilnych parametrów środowiska możliwy jest pomyślny rozwój pęcherzyków zawiązkowych do dojrzałych oocytów wykorzystywanych w zabiegach zapłodnienia pozaustrojowego. Chociaż komórki muszą jeszcze osiągnąć optymalny rozmiar do implantacji (120 μm), komisja bioetyczna wydała już zgodę na przejście do kolejnego etapu tych badań naukowych. „Środowisko hodowli komórek uzyskiwane w inkubatorach firmy PHCbi jest bardzo stabilne i dobrze kontrolowane” — skomentował profesor Hovatta. „W naszych badaniach naukowych linie komórkowe są całkowicie unikalne, dlatego nie możemy sobie pozwolić na jakiekolwiek ryzyko podczas ich hodowli. Dzięki opracowaniu tej techniki możemy wykazać, że uzyskane oocyty i zarodki są prawidłowe i zdrowe, a następnie przejść do zastosowań klinicznych”. Ostatecznym celem profesora Hovatty jest wprowadzenie tej techniki w warunkach klinicznych, co sprawi, że zapłodnienie pozaustrojowe oraz wspomagana reprodukcja staną się realną opcją dla jeszcze większej liczby kobiet, które pragną zajść w ciążę.