La generazione di cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) tramite la riprogrammazione di cellule somatiche ha permesso di avere una fonte illimitata in vitro di cellule specifiche per il paziente. Questo risultato ha introdotto un nuovo modo rivoluzionario di creare modelli umani in vitro e studiare malattie umane a partire dalle cellule del paziente stesso, particolarmente importante per tessuti inaccessibili come il cervello. Recentemente, la tecnologia del lab-on-a-chip ha aperto nuove alternative affidabili ai modelli in vitro convenzionali, capaci di replicare aspetti chiave della fisiologia umana, grazie all’intrinseco alto rapporto superficie-volume, che consente un controllo preciso del microambiente cellulare. Lo sviluppo di piattaforme microfluidiche automatizzate ha permesso l’implementazione di questa tecnologia per eseguire test ad alto rendimento, standardizzati e paralleli, adatti per screening farmacologici e per lo sviluppo di nuovi approcci terapeutici in modo economicamente vantaggioso. Tuttavia, le principali sfide per l’applicazione estesa dei lab-on-a-chip automatizzati nella ricerca biologica sono la mancanza di robustezza nella produzione e la facilità d’uso dei dispositivi. Qui presentiamo una piattaforma microfluidica automatizzata capace di ospitare la rapida conversione di iPSC umane (hiPSC) in neuroni tramite sovraespressione virale di Neurogenina 2 (NGN2) in modo user-friendly. Il design della piattaforma, costruita con tecniche di fotolitografia a strati morbidi, dimostra facilità nella fabbricazione e assemblaggio grazie alla geometria semplice e alla riproducibilità sperimentale allo stesso tempo. Tutte le operazioni sono gestite automaticamente, dalla semina delle cellule, al cambio di mezzo, all’induzione neuronale mediata da doxiciclina, alla selezione delle cellule geneticamente modificate e all’analisi dei risultati della differenziazione, compreso il test di immunofluorescenza. I nostri risultati mostrano una conversione ad alto rendimento, efficiente e omogenea di hiPSC in neuroni in 10 giorni, caratterizzati dall’espressione del marker neuronale maturo MAP2 e dalla segnalazione del calcio. Il modello di neuroni-on-chip qui descritto rappresenta un sistema completamente automatizzato in grado di affrontare le sfide nel campo della modellazione in vitro delle malattie neurologiche e migliorare gli attuali modelli preclinici.
