Превращение клеток в стволовые путем сжатия

Ученые из EPFL разработали новый метод превращения клеток в стволовые путем их «сжатия». Метод открывает путь для крупномасштабного производства стволовых клеток для медицинских целей.

Стволовые клетки находятся на переднем крае современной медицины. Они могут превращаться в клетки разных органов, предлагая новые способы лечения травм и болезней — от болезни Паркинсона до диабета. Однако стандартизированное производство нужного типа стволовых клеток остается серьезной проблемой. Ученые EPFL разработали гель, который усиливает способность обычных клеток возвращаться в состояние стволовых, просто «сжимая» их. Новая методика, опубликованная в Nature Materials, также может быть легко масштабирована для промышленного производства стволовых клеток.

Особый медицинский интерес представляют «индуцированные плюрипотентные стволовые клетки» (iPSCs). Их получают из зрелых взрослых клеток, которые генетически перепрограммируют, чтобы они вели себя как стволовые. Затем iPSCs можно вырастить в целый ряд различных типов клеток (например, печени, поджелудочной железы, легких, кожи).

Существующие методы генерации таких клеток, даже самые успешные, не очень эффективны, особенно в крупных масштабах. Ключевая проблема в том, что эти методы используют двумерную среду чашки Петри, тогда как клетки в организме существуют в трехмерном мире.

Лаборатория Маттиаса Лютольфа в EPFL разработала новый метод, который может помочь преодолеть эти трудности. Подход использует трехмерную систему культивирования клеток. Обычные клетки помещают в гель, содержащий стандартные питательные вещества для роста.

Исследователи обнаружили, что могут перепрограммировать клетки быстрее и эффективнее, чем существующие методы, просто регулируя состав, а следовательно, жесткость и плотность окружающего геля. В результате гель оказывает различное механическое воздействие на клетки, по сути «сжимая» их.

Ученые предполагают, что трехмерная среда является ключом к этому процессу, генерируя механические сигналы, которые работают вместе с генетическими факторами, облегчая превращение клетки в стволовую.

«У каждого типа клеток может быть своя «золотая середина» физических и химических факторов, обеспечивающая наиболее эффективное преобразование», — говорит Лютольф.

Основное значение этого открытия — возможность масштабирования. Методику можно применять к большому количеству клеток для промышленного производства стволовых клеток. Лаборатория Лютольфа изучает эту возможность, но основное внимание уделяет пониманию самого явления и поиску «золотой середины» для других типов клеток.