Forskere Bruk 3-D miljø for å øke veksten av stamceller
Innholdsfortegnelse:
- Hva de fant var at både mus og humane celler vokst i gelen forvandlet til iPS-celler mer effektivt og raskere enn celler dyrket i en petriskål. Faktisk transformerte gelcellene i halv tid det tok celler som vokste i en tallerken.
- Ved definisjon deler stamceller seg ukontrollert, akkurat som kreftceller. Innføring av utifferentierte stamceller til en pasient vil sette pasienten i fare for kreft.
- Vi tror dette vil virkelig endre måten folk oppdager narkotika og testmedisiner på. Matthias Lutolf, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne
I et tiår har forskere vært i stand til å forvandle modne celler til stamceller.
Prosessen innebærer å sette inn en håndfull gener i kjernen til en allerede differensiert celle, som en hudcelle. Disse genene forteller cellen å gå tilbake til en primordial, utifferentiert tilstand som de som ble funnet i tidlige embryoer. Slike celler kalles "induserte pluripotente stamceller" eller iPS-celler, og deres evne til å forvandle seg til en celle i menneskekroppen betyr at de har stort vitenskapelig og terapeutisk potensial.
Men laboratorieteknologien som bruker for tiden å lage iPS-celler, tar lang tid og produserer ikke mange celler. Det er en stor hindring for forskning.
Denne måneden annonserte en gruppe sveitsiske forskere at de kanskje har funnet en måte å øke hastigheten på og gi dem mulighet til å dike Petriskålen.
"Det vi har tilgjengelig for øyeblikket, er denne todimensjonale plastoverflaten som mange, mange stamceller egentlig ikke liker i det hele tatt," sa Matthias Lutolf, Ph.D., professor ved Ecole Polytechnique Federale de Lausanne i Sveits og senior forfatter av studien, som ble utgitt i tidsskriftet Nature Materials.
Les mer: Stemcelleterapi en mulig behandling for revmatoid artritt »Lutolf fortalte Healthline at han og hans team hypotesiserte at pluripotente celler ville oppføre seg annerledes hvis de var i et miljø som bedre etterliknet de tredimensjonale forholdene av menneskekroppen.
I kroppen blir celler suspendert i et nettverk av kollagen og andre molekyler kjent som den ekstracellulære matriksen. Teamet kunne mer eller mindre tilnærme dette miljøet med en menneskeskapte polymer kjent som en PEG (polyetylenglykol) gel.Hva de fant var at både mus og humane celler vokst i gelen forvandlet til iPS-celler mer effektivt og raskere enn celler dyrket i en petriskål. Faktisk transformerte gelcellene i halv tid det tok celler som vokste i en tallerken.
Deres innovasjon kan være en ekte velsignelse for stamcelleforskere, sier Kevin Whittlesey, seniorforsker ved California Institute for Regenerative Medicine.
Vi snakker om botemidler, ikke behandlinger. Kevin Whittlesey, California Institute for Regenerative Medicine
For tiden tar det måneder å vokse iPS-celler i laboratoriet og måneder etter det å produsere de spesifikke cellene en forsker vil ha i mengden som er nødvendig for forskning, sa han. Og det betyr å betale for mye dyrt labutstyr.
AdvertisementAdvertisement
"I noen av disse produksjonsprosessene er tiden penger," fortalte Whittlesey Healthline.Hvis prosessen kunne skaleres opp, er utbetalingen potensielt stor - og ikke bare økonomisk.
Teoretisk kan fremtidens forskere ta celler fra pasientens hud, forvandle dem til stamceller, og deretter vokse vev som pasienten trenger. Dette vil resultere i organtransplantasjoner som er en perfekt kombinasjon mellom giver og mottaker - fordi de er den samme personen.Annonse
"Vi snakker om botemidler, ikke behandlinger," sa Whittlesey.
Stamcelleterapier har hittil vist seg vellykket ved behandling av pasienter med multiple sklerose og i voksende brusk, bein og nyrer i dyremodeller.
AdvertisementAdvertisementBåde embryonale og iPS-celler kan også brukes til å studere sykdommer på mobilnivå og å skjerme legemidler for bivirkninger i laboratoriet før de administreres til pasienter.
Les mer: Kombinasjon av stamcelle, kan drogterapier reversere type 2-diabetes »
Problemer som trenger løsningerMen det er fortsatt mange barrierer som skiller pasienter fra stamceller.
Annonse
Ved definisjon deler stamceller seg ukontrollert, akkurat som kreftceller. Innføring av utifferentierte stamceller til en pasient vil sette pasienten i fare for kreft.
Også, både embryonale og iPS stamceller er notorisk vanskelig å kontrollere. Selv cellelinjer som kommer fra samme foreldrecelle - som skal være genetisk identiske - kan oppføre seg annerledes enn hverandre. Noen cellelinjer er mye bedre enn andre ved å bli bestemt vev. Ingen forstår virkelig hvorfor.
AdvertisementAdvertisementGeleksperimentet løser ikke noen av disse problemene. Lutolf forklarer at laget hans bare viste "prinsippsikkerhet" at gelen kan brukes med suksess til å produsere stamceller, selv om de ikke er helt sikre på hvorfor det fungerer så bra.
Han mistenker at den har å gjøre med måten cellene blir formet etter hvert som de vokser.
"Ved bruk av et tredimensjonalt miljø, sorterer vi kraftceller mekanisk for å vokse som stamceller," sa Lutolf.Les mer: Forskere bryter ned aldringsprosessen »
Runden er bedre enn flat
Hudcellene hvorfra iPS-cellene er avledet, er mye flattere enn stamceller. Det brede flyet av en Petri-parabolen oppfordrer cellene til å spre seg ut som deres foreldre hudceller.
Men i gelmatrisen er de inntrykkelige unge cellene begrenset på alle sider, og skaper et miljø som er mye bedre egnet til å runde stamceller enn flade hudceller.
Vi tror dette vil virkelig endre måten folk oppdager narkotika og testmedisiner på. Matthias Lutolf, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne
Dette er ikke første gang cellene har blitt dyrket i 3-D-miljøer. Faktisk har forskere vokst miniatyrorganer ved å la stamceller selv organisere seg i gelmatriser. En nederlandsk lab vokste en miniatyrmuskel på denne måten i 2009.
Denne oppdagelsen har inspirert Lutolf til å slå ved undersøkelsen av slike miniatyrorganer, også kjent som "organoider"."
" Vi tror dette virkelig kommer til å forandre måten folk oppdager narkotika og testmedisiner, "sa han.Og kanskje, en dag, behandle pasienter.
