Ученые используют 3-мерную среду для ускорения роста стволовых клеток
Оглавление:
В течение примерно десятилетия ученые смогли трансформировать зрелые клетки в стволовые клетки.
Процесс включает в себя вставку горстки генов в ядро уже дифференцированной клетки, как клетки кожи. Эти гены говорят клетке вернуться к первозданному, недифференцированному состоянию, подобному тем, что обнаружены у ранних эмбрионов.
РекламаРекламаТакие клетки называются «индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками» или iPS-клетками, а их способность превращаться в любую клетку в организме человека означает, что у них огромный научный и терапевтический потенциал.
Но ученые лаборатории, которые в настоящее время используют, чтобы сделать iPS-клетки занимать много времени и не производят много клеток. Это большой камнем преткновения для исследований.
В этом месяце группа швейцарских исследователей объявила, что они, возможно, нашли способ ускорить процесс и позволить им сорвать чашку Петри.
«В настоящее время у нас есть эта двумерная пластиковая поверхность, которую многие, многие стволовые клетки действительно совсем не нравятся», - сказал Маттиас Лутольф, доктор философии, профессор Ecole Polytechnique Федерале де Лозанна в Швейцарии и старший автор исследования, который был опубликован в журнале Nature Materials.
Подробнее: терапия стволовыми клетками - возможное лечение ревматоидного артрита »
Идти 3-D для лучшего роста
Lutolf сказал Healthline, что он и его команда предположили, что плюрипотентные клетки будут вести себя по-другому, если бы они находились в среде, которая лучше подражала трехмерным условиям человеческого тела.
В организме клетки суспендируют в сети коллагена и других молекул, известных как внеклеточный матрикс. Команда могла более или менее приблизиться к этой среде с помощью полимера человека, известного как гель ПЭГ (полиэтиленгликоль).
Они обнаружили, что мыши и человеческие клетки, выращенные в геле, трансформируются в клетки iPS более эффективно и быстрее, чем клетки, культивируемые в чашке Петри. Фактически, гель-клетки трансформировались за половину времени, когда принимали клетки, выращенные в блюде.
Их новаторство может стать настоящим благом для ученых стволовых клеток, сказал Кевин Уиттсли, старший научный сотрудник Калифорнийского института регенеративной медицины.
Мы говорим о лекарствах, а не о лечении. Кевин Уиттслей, Калифорнийский институт регенеративной медициныВ настоящее время требуется несколько месяцев для роста клеток iPS в лаборатории и в течение нескольких месяцев после этого для производства конкретных клеток, которые ученый может захотеть в количестве, необходимом для исследования, сказал он. А это означает оплату большого количества дорогостоящего лабораторного оборудования.
РекламаРеклама«В любом из этих производственных процессов время - это деньги», - сказал Уиттслей Healthline.
Если процесс может быть увеличен, выигрыш потенциально огромен - и не только в финансовом отношении.
Теоретически ученые будущего могут забирать клетки из кожи пациента, превращать их в стволовые клетки, а затем вырастить любую ткань, необходимую пациенту. Это приведет к трансплантации органов, которые идеально сочетаются между донором и получателем, потому что они являются одним и тем же человеком.
Реклама«Мы говорим о лекарствах, а не о лечении», - сказал Уиттслей.
До сих пор терапия стволовыми клетками показала некоторый успех в лечении пациентов с рассеянным склерозом и при выращивании хряща, кости и почек на животных моделях.
РекламаРекламаКак эмбриональные, так и iPS-клетки также могут использоваться для изучения заболеваний на клеточном уровне и для скрининга препаратов для побочных эффектов в лаборатории, прежде чем вводить их пациентам.
Подробнее: Сочетание стволовых клеток, медикаментозная терапия может привести к диабету типа 2 »
Проблемы, требующие исправлений
Но по-прежнему существует множество барьеров, отделяющих пациентов от лечения стволовыми клетками.
РекламаПо определению стволовые клетки делятся беспрепятственно, как раковые клетки. Внедрение недифференцированных стволовых клеток в пациента поставило бы пациента под угрозу рака.
Кроме того, как эмбриональные, так и стволовые клетки iPS, как правило, трудно контролировать. Даже линии клеток, полученные из одной и той же родительской клетки, которые должны быть генетически идентичны, могут вести себя иначе, чем друг друга. Некоторые клеточные линии намного лучше других, когда становятся определенными тканями. Почему-то никто не понимает.
РекламаРекламаВ гелевом эксперименте не рассматривается ни одна из этих проблем. Лутольф объясняет, что его команда просто продемонстрировала «доказательство принципа», что гель можно успешно использовать для производства стволовых клеток, хотя они не совсем точно знают, почему он так хорошо работает.
Он подозревает, что это связано с тем, как клетки формируются по мере их роста.
«Используя трехмерную среду, мы как бы механически движущиеся клетки вырастаем как стволовые клетки», - сказал Лутольф.
Подробнее: Исследователи разрушают процесс старения »
Раунд лучше, чем плоский
Клетки кожи, из которых производятся клетки iPS, гораздо более плоские, чем стволовые клетки. Широкая плоскость чашки Петри побуждает клетки распространяться как их родительские клетки кожи.
Но в гелевой матрице впечатлительные молодые клетки ограничены со всех сторон, создавая среду, намного лучше подходящую для круглых стволовых клеток, чем плоские клетки кожи.
Мы думаем, что это действительно изменит то, как люди открывают наркотики и испытывают наркотики. Matthias Lutolf, Ecole Polytechnique Federale de LausanneЭто не первый раз, когда клетки были культивированы в трехмерных средах. Фактически, ученые увеличили миниатюрные органы, позволив стволовым клеткам самоорганизоваться в гелевых матрицах. В 2009 году голландская лаборатория стала миниатюрным мышлением мыши.
Это открытие вдохновило Лутольфа на то, чтобы перейти к исследованию таких миниатюрных органов, также известных как «органоиды».«
« Мы думаем, что это действительно изменит то, как люди открывают наркотики и испытывают наркотики », - сказал он.
И, может быть, когда-нибудь, лечите пациентов.
