Сегодня, после десятилетий поиска эффективных способов лечения таких недугов, как болезнь Паркинсона или сахарный диабет первого типа, главные надежды связаны с терапией на основе плюрипотентных стволовых клеток, чему причиной их уникальная способность к самообновлению и дифференциации в (почти) любые специализированные клетки.
Рассказы в помощь школьнику для подготовки реферата на Cyberland.ws!
Но прежде чем эта методика получит шанс на то, чтобы стать реальностью, учёные должны разработать такую систему культивации, которая позволила бы производить стволовые клетки буквально в промышленных масштабах.

Чтобы преодолеть ограничения, накладываемые на рост клеток стандартной монослойной субстратной системой, учёные из Института биоинжиниринга и нанотехнологий A*STAR (Сингапур) предлагают создавать трёхмерные каркасы, стимулирующие пролиферацию и дифференциацию стволовых клеток в определённых химических условиях. Сами каркасы состоят из волокна, образованного нитями противоположно заряженных полимеров. Очень важно то, что предложенное решение легко масштабируется. Дело в том, что каркасы не только позволяют обойтись без использования больших концентраций ключевых факторов роста (за счёт облегчённой диффузии), но и защищают клетки от так называемого напряжения сдвига, возникающего при использовании объёмных биореакторов.

Для создания каркаса применялись положительно заряженный полимер хитин, экстрагированный из крабового панциря, и отрицательно заряженный полимер альгинат натрия (натриевая сольальгиновой кислоты). После нанесения водного раствора каждого из полимеров на стерильную поверхность капельки сблизили (хирургическим пинцетом) до возникновения общей границы. В результате в области контакта начал появляться хитин-альгинатный комплекс, удерживаемый от распада сильными электростатическими силами. Таким образом удалось добиться формирования длинного полимерного волокна, которое попросту намотали на специальный держатель для окончательного получения трёхмерной системы.

Инкорпорировать стволовые клетки в структуру объёмного каркаса оказалось очень просто. Добавив стволовые клетки в раствор альгината, который используется для синтеза волокна, учёные получили сетку с равномерно распределёнными по ней клетками (см. иллюстрацию). Затем, по истечении какого-то времени, каркас был разрушен с помощью специальных ферментов, что дало несравненно большее количество стволовых клеток, чем то, что было использовано в начале эксперимента. Для справки: традиционный метод за тот же срок «даёт» в 17 раз меньше клеток.

Как всё это объясняется? Сингапурцы полагают, что их система обеспечивает «микроклимат», в котором клетки могут расти в составе агрегатов. Инкапсулированные стволовые клетки сохраняют свою плюрипотентность и не подвергаются каким-либо генетическим мутациям даже в том случае, если из них в течение многих поколений выращивают новые культуры. Кроме того, «каркасные» клетки продемонстрировали повышенную живучесть при замораживании (вместе с каркасом), что намекает на возможность долгого хранения.

Но самое интересное в том, что функциональностью этих клеток можно легко управлять, меняя химический состав среды. Так, они способны к самообновлению или дифференцированию в зависимости от того, какие именно питательные вещества содержатся в окружающем растворе.

Авторы работы утверждают, что их система уже сейчас способна генерировать стволовые клетки в количествах, достаточных для создания искусственных тканей.

Отчёт о проделанной работе опубликован в журнале Biomaterials.

Подготовлено по материалам A*STAR Research.

На фото: эмбриональные стволовые клетки, инкапсулированные в трёхмерный каркас на основе полимерных волокон (микрофото A*STAR).

Источник: http://science.compulenta.ru/710598/