Forskere Brug 3-D miljø for at fremskynde vækst af stamceller

I omkring et årti har forskere været i stand til at omdanne modne celler til stamceller.

Processen indebærer at indsætte en håndfuld gener i kernen i en allerede differentieret celle, som en hudcelle. Disse gener fortæller cellen at vende tilbage til en primordial, udifferentieret tilstand som dem, der findes i tidlige embryoner. Sådanne celler kaldes "inducerede pluripotente stamceller" eller iPS-celler, og deres evne til at omdanne sig til en hvilken som helst celle i menneskekroppen betyder, at de har et stort videnskabeligt og terapeutisk potentiale.

Men laboratorieteknologien, der i øjeblikket bruger til at lave iPS-celler, tager lang tid og producerer ikke mange celler. Det er en stor hindring for forskning.

Denne måned annoncerede en gruppe schweiziske forskere, at de måske har fundet en måde at fremskynde tingene på og lade dem klare Petri-skålen.

annonce

"Hvad vi i øjeblikket har til rådighed, er denne todimensionelle plastoverflade, som mange mange stamceller virkelig ikke kan lide," sagde Matthias Lutolf, Ph.D., professor ved Ecole Polytechnique Federale de Lausanne i Schweiz og seniorforfatter af undersøgelsen, som blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Materials.

Læs mere: Stemcelleterapi en mulig behandling for reumatoid arthritis »

advertisementAdvertisement

Lutolf fortalte Healthline, at han og hans team hypotese, at de pluripotente celler ville opføre sig anderledes, hvis de var i et miljø, der bedre efterlignede de tredimensionale betingelser af menneskekroppen.

I kroppen suspenderes cellerne i et netværk af collagen og andre molekyler kendt som den ekstracellulære matrix. Holdet kunne mere eller mindre nærme dette miljø med en menneskeskabt polymer kendt som en PEG (polyethylenglycol) gel.

Hvad de fandt var, at både mus og humane celler vokset i gelen forvandlet til iPS celler mere effektivt og hurtigere end celler dyrket i en Petri skål. Faktisk transformerede gelcellerne i halv tid det tog celler dyrket i en skål.

Deres innovation kunne være en ægte velsignelse for stamcelleforskere, siger Kevin Whittlesey, seniorforsker ved California Institute for Regenerative Medicine.

Vi taler om helbredelser og ikke behandlinger. Kevin Whittlesey, Californien Institut for Regenerativ Medicin

I øjeblikket tager det flere måneder at dyrke iPS-celler i laboratoriet og måneder senere end at producere de specifikke celler, som en videnskabsmand måtte ønske sig i den mængde, der var nødvendig for forskning, sagde han. Og det betyder at betale for mange dyre laboratorieudstyr.

AnnonceAdvertisement

"I nogen af ​​disse fremstillingsprocesser er tiden penge," fortalte Whittlesey Healthline.

Hvis processen kunne skaleres op, er udbetalingen potentielt enorm - og ikke kun økonomisk.

Teoretisk kunne fremtidens videnskabsmænd tage celler fra en patients hud, forvandle dem til stamceller og derefter vokse noget væv, som patienten har brug for. Dette ville resultere i organtransplantationer, der er perfekte match mellem donor og modtager - fordi de er den samme person.

Annonce

"Vi taler om helbredelser, ikke behandlinger," Whittlesey sagde.

Stamcelleterapier har hidtil vist en vis succes i behandling af multiple sclerose patienter og i voksende brusk, knogler og nyrer i dyremodeller.

AnnonceAdvertisement

Både embryonale og iPS-celler kunne også bruges til at studere sygdomme på mobilniveau og til at skille lægemidler til bivirkninger i laboratoriet, før de blev administreret til patienter.

Læs mere: Kombination af stamcelle, kan lægemiddelterapier reversere type 2-diabetes «

Problemer, der skal løses

Men der er stadig mange barrierer, der adskiller patienter fra stamceller.

Annonce

Ved definition opdeles stamceller ukontrolleret ligesom kræftceller. Indførelse af udifferentierede stamceller i en patient vil sætte patienten i fare for kræft.

Også både embryonale og iPS stamceller er notorisk svære at kontrollere. Selv cellelinier afledt af samme forældelsescelle - som skal være genetisk identiske - kan opføre sig anderledes end hinanden. Nogle cellelinier er meget bedre end andre ved at blive visse væv. Ingen forstår virkelig hvorfor.

AnnonceAdvertisement

Gel eksperimentet løser ikke nogen af ​​disse problemer. Lutolf forklarer, at hans hold kun viste "princip bevis", at gelen kan bruges med succes til fremstilling af stamceller, selvom de ikke er helt sikre på, hvorfor det virker så godt.

Han formoder, at det har at gøre med den måde, cellerne er formet på, når de vokser.

"Ved anvendelse af et tredimensionelt miljø, sorterer vi kraftceller mekanisk til at vokse som stamceller," sagde Lutolf.

Læs mere: Forskere bryder ned aldringsprocessen »

Runden er bedre end flad

De hudceller, hvorfra iPS-cellerne er afledt, er meget fladere end stamceller. Det brede plan af en petriskål opmuntrer cellerne til at sprede sig som deres moderhudsceller.

Men i gelmatrixen er de ekspanderbare unge celler begrænset på alle sider, hvilket skaber et miljø, der er meget bedre egnet til at runde stamceller end flade hudceller.

Vi tror, ​​at dette virkelig vil ændre måden folk opdager narkotika og testmedicin. Matthias Lutolf, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne

Dette er ikke første gang, celler er blevet dyrket i 3-D-miljøer. Faktisk har forskere vokset miniatureorganer ved at tillade stamceller at selvorganisere i gelmatricer. Et hollandsk laboratorium voksede en miniatyrmuskel på denne måde i 2009.

Denne opdagelse har inspireret Lutolf til at vende ved siden af ​​undersøgelsen af ​​sådanne miniatureorganer, også kendt som "organoider."

" Vi tror, ​​at dette virkelig vil ændre måden folk opdager narkotika og testmedicin, "sagde han.

Og måske en dag, behandle patienter.