Управление дифференцировкой одиночных стволовых клеток с помощью гидрогеля

Исследователи из Университета Иллинойса в Чикаго разработали уникальный метод для точного контроля осаждения гидрогеля — материала на основе водорастворимых полимеров, который используется для поддержки клеток в экспериментах или терапевтических целях. Гидрогель имитирует внеклеточный матрикс — естественную среду клеток в организме.

Учёные обнаружили, что их техника, позволяющая инкапсулировать одиночную клетку в микроскопическую каплю гидрогеля, может направлять дифференцировку стволовых клеток костного мозга в специализированные клетки.

Результаты опубликованы в журнале Advanced Science.

Новый метод превосходит существующие подходы, при которых часто неконтролируемо смешивают гораздо большие объёмы гидрогеля с клетками, что затрудняет изучение взаимодействий между клетками и их окружением. Техника осаждения гидрогеля также может быть полезна для терапии, например, для поддержки стволовых клеток, используемых для создания новых тканей.

«Большинство экспериментов используют очень большое количество гидрогеля для взаимодействия с клетками, что может не отражать то, что происходит в организме», — отмечает ведущий автор статьи Джей-Вон Шин.

По словам Шина, техника осаждения команды приводит соотношение гидрогеля и клеток в соответствие с тем, что наблюдается в организме, и, что важно, точно контролирует это соотношение для каждой отдельной клетки.

Исследователи также заметили, что стволовые клетки в более тонких каплях геля расширялись гораздо быстрее, чем в объёмных гелях.

«Мы наблюдали, что стволовые клетки расширяются на несколько порядков быстрее в тонких каплях геля и, следовательно, испытывают большее натяжение, чем в объёмных гелях из того же материала», — пояснил первый автор исследования Синг Ван Вонг. — «Мы полагаем, что это натяжение способствует тому, что стволовые клетки в тонких покрытиях из геля легче превращаются в костные клетки по сравнению со стволовыми клетками в объёмных гелях».

Команда считает, что техника тонкого осаждения гидрогеля может помочь в производстве костной ткани из стволовых клеток для использования в регенеративной терапии.