Прорыв в 3D-печати с использованием человеческих эмбриональных стволовых клеток

Исследователи из Шотландии впервые использовали новую технику 3D-печати для упорядоченного расположения человеческих эмбриональных стволовых клеток (hESCs).

Этот прорыв, опубликованный 5 февраля в журнале Biofabrication, позволит создавать трёхмерные ткани и структуры из hESCs, что, среди прочего, может ускорить и улучшить процесс тестирования лекарств.

В области биофабрикации были достигнуты большие успехи в создании трёхмерных тканей и органов путём комбинирования искусственных твёрдых структур и клеток. Однако в большинстве этих исследований для проверки методов печати использовались клетки животных.

Соавтор исследования, доктор Уилл Венмяо Шу из Университета Хериот-Ватт, заявил: «Насколько нам известно, это первый случай печати hESCs. Создание 3D-структур из hESCs позволит нам создавать более точные модели человеческих тканей, необходимые для разработки лекарств и тестирования на токсичность in vitro».

В долгосрочной перспективе этот новый метод печати может также проложить путь для включения hESCs в искусственно созданные органы и ткани, готовые для трансплантации пациентам.

В исследовании учёные из Университета Хериот-Ватт совместно с компанией Roslin Cellab использовали клапанную технологию печати, адаптированную под чувствительные и хрупкие свойства hESCs.

Клетки hESCs были загружены в два отдельных резервуара принтера и нанесены на пластину по предварительно запрограммированному, однородному шаблону.

После печати был проведён ряд тестов для оценки эффективности метода. Исследователи проверили, остаются ли hESCs живыми после печати и сохраняют ли они способность к дифференцировке в различные типы клеток. Они также изучили концентрацию, характеристику и распределение напечатанных клеток.

Доктор Шу пояснил: «При использовании этого клапанного метода печать клеток осуществляется пневматическим давлением и контролируется открытием и закрытием микроклапана. Количество дозируемых клеток можно точно контролировать, изменяя диаметр сопла, давление впускного воздуха или время открытия клапана. Мы обнаружили, что клапанная печать достаточно щадящая, чтобы сохранить высокую жизнеспособность стволовых клеток, достаточно точная для создания сфероидов одинакового размера и, что наиболее важно, напечатанные hESCs сохранили свою плюрипотентность — способность дифференцироваться в любой другой тип клеток».

Roslin Cellab будет руководить разработкой 3D-печати стволовых клеток для коммерческого использования.

Джейсон Кинг, менеджер по развитию бизнеса Roslin Cellab, сказал: «Эта первая в мире печать культур hESCs является продолжением нашего продуктивного партнёрства с Хериот-Ватт. В долгосрочной перспективе это научное достижение, как мы надеемся и верим, будет иметь чрезвычайно ценные последствия для надёжного тестирования лекарств без использования животных и, в более отдалённом будущем, для предоставления органов для трансплантации по требованию».

hESCs привлекают большое внимание в области регенеративной медицины. Они получаются из эмбриона на ранней стадии для создания «линий стволовых клеток», которые могут неограниченно расти и дифференцироваться в любой тип клеток человеческого тела.

Доктор Шу добавил: «В долгосрочной перспективе мы предполагаем дальнейшее развитие технологии для создания жизнеспособных 3D-органов для медицинской имплантации из собственных клеток пациента, что устранит необходимость в донорстве органов, иммуносупрессии и проблему отторжения трансплантата».