Эффективное получение разных типов клеток из стволовых стало возможным с помощью трёхмерной платформы

Искусственно созданные плюрипотентные стволовые (iPS) клетки способны превращаться в любой тип клеток организма, что делает их мощным инструментом для открытия лекарств и регенеративной медицины. Однако заставить эти клетки в лаборатории надёжно превращаться в клетки определённого типа в больших масштабах было сложно. Команда исследователей стволовых клеток из A*STAR разработала протокол дифференцировки, в котором iPS-клетки размножаются и расширяются в трёхмерном (3D) биореакторе для эффективного создания клеток-предшественников нейронов.

Такой метод станет благом для зарождающейся индустрии клеточной терапии и скрининга лекарств, так как позволит производить огромное количество клеток для трансплантации и открытия лекарств воспроизводимым образом.

Исследователи начали с так называемой платформы «микропереносчиков», которую они ранее разработали для культивирования человеческих эмбриональных стволовых клеток на поверхности мелких твёрдых частиц в 3D-суспензионной системе. Они оптимизировали технологию для человеческих iPS-клеток, показав, что покрытые белком цилиндрические микропереносчики в перемешиваемых сосудах (спиннер-флаконы) в сочетании с двукратной заменой культуральной среды могут обеспечить 20-кратное расширение популяции перепрограммированных стволовых клеток. Этот выход был выше, чем в любой другой известной системе для выращивания таких клеток партиями.

Обычно iPS-клетки затем приходится кропотливо превращать в более специализированные клетки на плоской чашке Петри. Но в новой 3D-системе исследователи, просто сменив ростовую среду, индуцировали превращение клеток в нейральные предшественники с эффективностью до 85%. Этот интегрированный процесс расширения и дифференцировки клеток давал 333 клетки-предшественника нейронов на каждую посеянную iPS-клетку. Для сравнения, классический 2D-протокол тканевого культивирования, используемый большинством учёных, давал всего 53 нейральных предшественника на одну исходную стволовую клетку.

2D-подход требует много ручного труда, даёт в десять раз меньший выход и варьируется от лаборатории к лаборатории. Культуры на микропереносчиках обеспечивают большую площадь поверхности для роста клеток, и их можно добавлять в систему больше, чтобы увеличить общий размер и выход.

Команда также заставила нейральных предшественников дальше дифференцироваться во многие типы клеток мозга, включая нейроны, олигодендроциты и астроциты — три основные нейральные линии. В будущем такие нейроны можно будет использовать, например, для лечения болезни Паркинсона, а олигодендроциты — для трансплантации при травмах спинного мозга.