Создана новая среда для культивирования эмбриональных стволовых клеток человека

В регенеративной медицине для имплантации пациентам необходимы большие запасы безопасных и надежных эмбриональных стволовых клеток человека (ЭСКЧ). Однако разработка культур, способных стабильно выращивать и поддерживать стволовые клетки клинического качества, была сопряжена с трудностями.

Стандартные системы культивирования используют мышиные "фидерные" клетки и среды, содержащие бычью сыворотку, для выращивания и поддержания ЭСКЧ. Однако такие среды на основе продуктов животного происхождения могут загрязнять клетки. Кроме того, из-за сложностей с точным контролем качества каждая новая партия среды может вносить нежелательные вариации.

Команда биологов и инженеров из UCLA определила оптимальную комбинацию и концентрацию низкомолекулярных ингибиторов для поддержания долгосрочного качества и жизнеспособности ЭСКЧ в условиях без фидерных клеток и без сыворотки. Исследователи использовали схему управления с обратной связью (FSC) для инновационного и эффективного отбора низкомолекулярных ингибиторов из очень большого пула возможностей.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Communications, представляют собой значительный прогресс в стремлении перевести регенеративную медицину из лаборатории в клинику.

Ключевые преимущества новой среды

В отличие от современных сред на основе продуктов животного происхождения, новая среда является "определенной" — каждый её компонент известен и отслеживаем. Это важно для клинического применения и для соответствия требованиям надзорных органов, включая FDA.

• Это первая определенная среда, позволяющая проводить долгосрочное пассирование одиночных клеток. Этот процесс, при котором ЭСКЧ разделяются на одиночные клетки и субкультивируются через колонии, полученные из одной клетки, важен для преодоления массовой гибели клеток при пассировании и позволяет проводить генетические манипуляции на клональном уровне.

Междисциплинарный прорыв

Основной проблемой был поиск наилучшего способа отбора молекул и быстрого определения их оптимальных комбинаторных концентраций из-за их огромного количества и неизвестных синергетических эффектов.

Прорыв стал результатом тесного сотрудничества:

• Биологи из лаборатории Хонг У предоставили биологические анализы и экспертизу в области стволовых клеток.
• Инженеры под руководством Чи-Мин Хо применили ранее разработанную схему FSC для быстрого скрининга огромного числа комбинаций.

Вместе команда обнаружила уникальную комбинацию трех низкомолекулярных ингибиторов, которая поддерживает долгосрочное поддержание культур ЭСКЧ через рутинное пассирование одиночных клеток.

Значение работы

• Хонг У: "Этот проект — пример мечты биологов... Потребовалось бы 10 аспирантов и еще 10 лет, чтобы протестировать все возможные комбинации. Сотрудничество с инженерной школой было бесценным".
• Хидеаки Цуцуи: "Наша система культивирования ЭСКЧ, созданная с помощью техники FSC, приблизит ЭСКЧ на один шаг к клинической терапии".
• Чи-Мин Хо: "Это лучший пример, демонстрирующий силу и потенциал междисциплинарного сотрудничества. Инженеры и биологи, работающие бок о бок, могут выполнить миссию, считавшуюся невозможной".