Стволовые клетки лучше всего развиваются в 3D
Ученые из Датского центра стволовых клеток (DanStem) при Копенгагенском университете получили важные данные о том, как стволовые клетки лучше всего превращаются в инсулин-продуцирующие клетки. В долгосрочной перспективе эти знания могут улучшить лечение диабета с помощью клеточной терапии. Результаты опубликованы в научном журнале Cell Reports.
Стволовые клетки отвечают за рост тканей и их восстановление после повреждений. Поэтому открытие, что эти жизненно важные клетки лучше растут в трехмерной среде, важно для будущей терапии заболеваний с помощью стволовых клеток.
«Мы видим, что качество клеток, произведенных в двумерной среде, недостаточно хорошее. Помещая клетки в трехмерную среду и обеспечивая им надлежащие условия для роста, мы получаем гораздо лучшие результаты. Поэтому мы разрабатываем в лаборатории трехмерную питательную среду на основе желатина, чтобы имитировать среду внутри эмбриона», — говорит профессор Анн Грапен-Боттон из DanStem.
Международная исследовательская группа надеется, что новые знания о трехмерных средах для роста клеток могут внести значительный вклад в разработку клеточных терапий для лечения диабета. В долгосрочной перспективе эти знания также могут быть использованы для разработки методов лечения стволовыми клетками хронических заболеваний внутренних органов, таких как печень или легкие. Как и поджелудочная железа, эти органы развиваются из стволовых клеток в 3D.
От стволовых клеток к специализированным клеткам
Исследовательская группа изучила, как трехмерная организация ткани на ранней эмбриональной стадии влияет на развитие от стволовых клеток к более специализированным клеткам.
«Мы видим, что поджелудочная железа похожа на красивое маленькое дерево с ветвями. Стволовым клеткам вдоль этих ветвей нужна такая структура, чтобы иметь возможность создавать инсулин-продуцирующие клетки в эмбрионе. Наши исследования показывают, что в лаборатории бета-клетки могут развиваться лучше из стволовых клеток в 3D, чем если мы пытаемся заставить их развиваться плоско в чашке Петри», — объясняет профессор Грапен-Боттон.
«Попытки вырастить функциональные бета-клетки в 2D, к сожалению, чаще всего приводили к получению плохо функционирующих клеток. Наши результаты по выращиванию клеток в 3D дали многообещающие результаты и поэтому являются важным шагом на пути к разработке клеточных терапий для лечения диабета».
Исследование поддержано Фондом Ново Нордиск, Швейцарским национальным научным фондом и Национальным институтом здравоохранения (NIH), США.
Результаты работы «Planar Cell Polarity Controls Pancreatic Beta Cell Differentiation and Glucose Homeostasis» опубликованы в журнале Cell Reports.
Факты о бета-клетках
Инсулин-продуцирующие клетки также называются бета-клетками. Они находятся группами в поджелудочной железе в островках Лангерганса. Эти клетки разрушены у людей с диабетом 1 типа, которые поэтому не могут вырабатывать инсулин. Инсулин — это гормон, который поддерживает стабильный уровень глюкозы в крови. Сегодня большинство людей с диабетом принимают инсулин несколько раз в день с помощью подкожной инъекции или инсулиновой помпы. В нескольких крайних случаях хирурги трансплантируют бета-клетки от другого человека, чтобы попытаться восстановить стабильный уровень глюкозы в крови, но у этой стратегии лечения есть серьезные ограничения из-за иммунологических осложнений и дефицита донорской ткани.