Исследователи наладили массовое производство стволовых клеток для регенеративной медицины

Исследователи из Института биотехнологических процессов A*STAR (BTI) разработали масштабируемый метод выращивания стволовых клеток, используя микроносители вместо традиционных чашек Петри.

Экспоненциальный рост

Метод, предложенный приглашенным ученым Шаулем Реувени, предполагает культивирование клеток на крошечных полистирольных шариках (микроносителях) в питательном растворе. Этот подход, ранее применявшийся в вакцинной индустрии, позволяет преодолеть ограничения чашек Петри, вмещающих менее 100 000 клеток, в то время как для терапии требуются миллиарды (например, 2 млрд клеток для сердца или 100 млрд для мешка крови).

После года экспериментов группе Стива О удалось добиться стабильного роста линии человеческих эмбриональных стволовых клеток (обладающих плюрипотентностью) на микроносителях. Плотность клеток оказалась в 2–4 раза выше, чем в чашках Петри. За шесть лет процесс удалось усовершенствовать, добившись плотности в 3–6 раз выше, а в потенциале — в 10 раз.

Метод позволяет экспоненциально наращивать объем: за недели можно перейти от 10 мл к 100 мл, затем к 1 литру и 10 литрам в биореакторе. Группа также адаптировала метод для индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, взрослых мезенхимальных стволовых клеток, а также дифференцированных клеток сердца, нейронов, кости и красных кровяных клеток.

Восстановление сердца

Наибольших успехов команда добилась в выращивании кардиомиоцитов (клеток сердечной мышцы). Используя протокол с малыми молекулами для ингибирования и последующей активации ключевого пути дифференцировки Wnt, они смогли выращивать кардиомиоциты непосредственно на микроносителях.

Этот подход позволяет достичь 90% чистоты кардиомиоцитов и обходится в 5–10 раз дешевле метода с чашками Петри. Плотность достигает миллионов клеток на миллилитр, что приближается к терапевтическим дозам для регенеративной медицины. Конечная цель — вырастить достаточно клеток для восстановления одного квадратного сантиметра поврежденной сердечной мышцы после инфаркта.

Восстановление тканей

Помимо кардиомиоцитов, группа дифференцирует:

• Клетки-предшественники нейронов и дофаминергические нейроны (для потенциального лечения болезни Паркинсона).
• Красные кровяные клетки в масштабах, пригодных для переливания крови.
• Из мезенхимальных стволовых клеток (используемых в более чем 400 клинических испытаниях) — остеобласты и хондроциты (клетки кости и хряща) для восстановления поврежденных тканей в животных моделях.

Исследователь Аша Шекаран изучает костеобразующий потенциал стволовых клеток, выращенных на биоразлагаемых микроносителях, имплантируя их мышам и крысам. Предварительные результаты по способности клеток дифференцироваться в остеобласты и продуцировать цитокины обнадеживают.

Группа Стива О, благодаря пионерскому использованию микроносителей для различных типов клеток, занимает сильные позиции для перевода технологий масштабированного производства стволовых клеток в коммерческое и клиническое применение в ближайшие пять лет.