Клетки растут естественнее в «спагетти»
Обычно клетки культивируют в плоской лабораторной чашке из стекла. Однако в теле человека клетки растут не на плоской поверхности, а в трёх измерениях. Это побудило исследователей из Лундского университета (Швеция) создать пористое «спагетти» из биосовместимых полимеров с полостями, в которых клетки могут развиваться более естественным образом.
«При выращивании клеток мозга в плоской лабораторной чашке разные типы клеток образуют слои: нейроны сверху, а глиальные клетки (форма вспомогательной ткани) — снизу. В естественной ткани мозга всё устроено иначе, клетки там гораздо более перемешаны», — говорит нейробиолог Ульрика Энглунд Йоханссон.
Многие исследовательские группы по всему миру пытаются создать трёхмерные структуры для более естественного культивирования клеток. Лундские учёные использовали метод электроспиннинга.
«Электроспиннинг — на самом деле старая техника, получившая новый импульс. Она оказалась хорошим способом создания наноструктур для биологических и медицинских целей», — объясняет биофизик Фредрик Йоханссон.
Используемый тип полимера одобрен для медицинских целей (например, для шовного материала, который со временем рассасывается). Трёхмерную структуру можно придавать разную форму в зависимости от задачи.
«Можно позволить волокнам сформировать клубок с множеством полостей для роста клеток, как клубок варёных спагетти. Но если, например, нужно направить рост нейритов в определённом направлении, можно сделать волокна параллельными — как прямые, сырые спагетти», — объясняет Фредрик Йоханссон.
Исследователи добились хороших результатов со своими трёхмерными волокнистыми структурами.
«Трёхмерная форма, по-видимому, способствует созреванию стволовых клеток в глиальные клетки и нейроны. Они также естественным образом смешиваются, развивают длинные отростки (нейриты) и демонстрируют функциональную электрическую активность», — говорит Ульрика Энглунд Йоханссон. «Они также экспрессируют белки, которые обычно экспрессируются in vivo. Это указывает на то, что стволовые клетки развиваются в те нервные клетки, которыми они стали бы в мозге».
Новая техника может открыть новые возможности для исследований и промышленности. Более естественные культуры клеток позволят по-новому подойти к ряду биомедицинских задач.
Новые потенциальные лекарства можно будет эффективнее тестировать на культурах, более близких к естественной ткани. Клетки для трансплантации (например, в сетчатку или мозг), вероятно, также будут лучше выживать и развиваться в трёхмерной структуре, даже если позже их введут просто в виде раствора.
Результаты работы опубликованы в трёх международных журналах: Nanomedicine, Journal of Biomaterials and Nano Biotechnology и Molecular and Cellular Neuroscience. Первые две статьи описывают исследования на стволовых клетках человеческого мозга, третья — эксперименты с клетками сетчатки.