Выращивание стволовых клеток быстрее на морских водорослях

Ученые из Института биомедицинской техники Фраунгофера (Fraunhofer IBMT) используют гелеобразную массу — альгинат — из чилийских водорослей в качестве субстрата для выращивания плюрипотентных стволовых клеток. Альгинат формирует опорный скелет в клеточных стенках некоторых видов водорослей.

Преимущества альгината для клеточных культур

Для будущих испытаний лекарств фармацевтической промышленности требуются большие количества плюрипотентных стволовых клеток, способных превращаться в любые соматические клетки. Ученые выбрали два вида водорослей с побережья Чили: Lessonia trabeculata и Lessonia nigrescens.

Альгинат обладает ключевыми преимуществами:

• Эластичная 3D-среда: После сшивания с кальцием или барием он становится стабильным, гибким и проницаемым для питательных веществ, имитируя естественную среду внутри тела.
• Гибкая настройка: Ученые могут гибко регулировать размер пор и эластичность материала, создавая шарики любого размера, а также вводить и контролируемо высвобождать активные вещества (например, для дифференцировки клеток).
• Оптические свойства: Отсутствие автофлуоресценции упрощает оптический анализ.
• Эффективность: «Стволовые клетки лучше растут на нашем альгинате — и особенно хорошо в автоматизированных биореакторах. Они лучше дифференцируются в нужные соматические клетки, чем на обычно используемых сегодня пластиковых субстратах», — объясняет профессор Хайко Циммерманн, управляющий директор Fraunhofer IBMT.

Контролируемый производственный процесс

Процесс производства строго контролируется и документируется:

1. Сбор в Чили: Лицензированные рыбаки собирают водоросли в рамках устойчивого управления ресурсами.
2. Первичная обработка: В лаборатории IBMT и Fraunhofer Chile при Университете UCN в Кокимбо водоросли в течение 24 часов очищают, измельчают и полностью высушивают для предотвращения загрязнения.
3. Экспорт и очистка: Гранулы экспортируют в Германию, где в чистой комнате института выделяют альгинат.
4. Формирование шариков: Жидкий альгинат формируют в шарики с помощью сильной струи воздуха и стабилизируют в бариевой ванне.

Выращивание клеток в биореакторе

Покрытые белком шарики альгината (размером около 200 микрометров) помещают в биореактор с оптимальной температурой и CO₂ средой. Каждый шарик выполняет роль чашки Петри. Стволовые клетки разрастаются по альгинату за 3–7 дней. «Поскольку объемы альгината в реакторах можно немного увеличивать, мы можем выращивать плюрипотентные стволовые клетки в больших количествах и на меньших пространствах», — говорит профессор Циммерманн.

Планируются первые конкретные испытания с партнерами из Европейской федерации фармацевтических промышленных ассоциаций (EFPIA) на следующий год с целью демонстрации стабильного производства клеток с помощью этого процесса.