Микрочастицы обеспечивают локальный контроль дифференцировки стволовых клеток
Для создания сложных трёхмерных тканей из стволовых клеток исследователи разработали метод доставки морфогенных факторов роста с помощью желатиновых микрочастиц непосредственно внутрь эмбриоидных телец — агрегатов дифференцирующихся клеток. Этот подход обеспечивает пространственный контроль над дифференцировкой и значительно снижает количество необходимых дорогостоящих факторов.
Суть метода
- Носители: Желатиновые микрочастицы, содержащие фактор роста BMP4 или его ингибитор ноггин.
- Доставка: Микрочастицы вводятся в слои стволовых клеток с помощью центрифугирования. При формировании клеточных агрегатов (сфероидов) частицы оказываются заперты внутри.
- Цель: Создание локальных градиентов сигнальных молекул для направленной дифференцировки клеток в разных частях трёхмерной культуры.
Ключевые преимущества
- Снижение затрат: Метод требует примерно в 12 раз меньше фактора роста по сравнению с традиционной доставкой через раствор. Это критически важно для удешевления биопроизводства терапевтических клеток.
- Пространственный контроль: Позволяет создавать в одном агрегате области с разными типами дифференцирующихся клеток, что является шагом к формированию сложных гетерогенных тканей (например, с элементами васкуляризации).
- Контроль кинетики: Комбинируя микрочастицы с фактором и его антагонистом, можно управлять скоростью и динамикой процесса дифференцировки.
Результаты исследования
- Работа выполнена на плюрипотентных эмбриональных клетках мыши. Аналогичные подходы уже дают сопоставимые результаты с человеческими стволовыми клетками.
- Конфокальная микроскопия и проточная цитометрия подтвердили, что факторы из микрочастиц эффективно направляют дифференцировку в мезодермальные и эктодермальные ткани.
- Наблюдалась чёткая пространственная сегрегация клеточных популяций в течение нескольких дней, что имитирует процессы паттернирования в эмбриогенезе.
Значение
Технология представляет собой не только перспективный инструмент для тканевой инженерии и биопроизводства, но и новую модель для фундаментальных исследований раннего развития, таких как формирование осей в эмбрионе.
Источник: Исследование, поддержанное NIH и NSF, опубликовано 1 июля 2013 года в журнале Biomaterials и представлено на ежегодном собрании ISSCR в Бостоне.