211service.com
Mini kamieninių ląstelių laboratorijos
Kamieninių ląstelių terapija dažnai vadinama audinių inžinerijos ir regeneracinės medicinos ateitimi. Tačiau vienas iš iššūkių kuriant tokius gydymo būdus yra sukurti aplinką, kurioje gali augti kamieninės ląstelės. Papildoma kliūtis – sukurti transporto priemonę, kuri pristatytų kamienines ląsteles į tikslą, o organizmo imuninė sistema jų neaptiktų. Dabar Šiaurės vakarų universiteto mokslininkai sukūrė miniatiūrinę laboratoriją mažo, gelį primenančio maišelio pavidalu. Jie sėkmingai augino kamienines ląsteles maišelyje, tiekdami baltymus ir maistines medžiagas į ląsteles per maišelio membraną. Tyrėjai teigia, kad maišelis gali veikti kaip kamieninių ląstelių ir kitų vaistų tiekimo sistema, apsauganti juos tol, kol jie pasiekia tikslą. Samuelis Stupas , Šiaurės Vakarų medžiagų mokslo ir inžinerijos, chemijos ir medicinos tyrėjas ir patikėtinių tarybos profesorius, teigia, kad atradimas gali būti daug žadantis pritaikymas ląstelių terapijoje ir regeneracinėje medicinoje.
Mini laboratorija: Šis mažas maišelis, pagamintas iš polimerų ir molekulinių tirpalų derinio, gali akimirksniu uždengti kamienines ląsteles. Maišelis gali būti naudojamas kaip miniatiūrinė laboratorija, kurioje gali augti kamieninės ląstelės, arba kaip įvairių vaistų tiekimo priemonė, apsauganti juos nuo organizmo imuninio atsako, kol maišelis pasieks savo tikslą.
Galite persodinti šiuos maišelius paciento viduje, sako Stupp. O maišelyje ląstelės būtų apsaugotos, kol jos labiau įsitvirtins organe ar audinyje. Tada maišelis turėtų sugebėti biologiškai suirti.
Komanda sukūrė maišelį po kelių mėnesių maišymo įvairių molekulinių tirpalų.
Kai maišydavome tirpalus, kartais gaudavome drumstą tirpalą arba nuosėdas, bet nieko, mūsų manymu, nebuvo įdomaus, sako Stupp. Ir vieną gerą dieną mano postdoc įėjo į mano kabinetą su maišeliu ir aš žinojau, kad turime kažką gero. Ir tada mes praleidome daugiau nei metus bandydami suprasti, kas atsitiko.
Multimedija
Pažiūrėkite, kaip gaminami ir susiuvami maišeliai.
Tyrėjai sukūrė maišelį iš dviejų molekulių derinio: peptido amfofilo (PA), sintetinės molekulės, kurią Stuppo laboratorija sukūrė prieš septynerius metus, ir hialurono rūgšties (HA), molekulės, esančios sąnariuose ir kremzlėse. Komanda pirmiausia išpylė PA tirpalą į didelį buteliuką, tada pridėjo HA tirpalą. Beveik akimirksniu du skysčiai pradėjo kietėti sąlyčio vietoje.
Kai Stuppas atidžiau pažvelgė į sąveiką, jis pastebėjo, kad lengvesnės PA molekulės supa HA molekules, uždarydamos jas, kad sukurtų vieną maišelį arba maišelį. Įdomu tai, kad maišelis ir toliau augo net po jo susiformavimo, plečiasi ir tuo ilgiau išliko tirpale, sukurdamas storesnę membraną. Tyrėjai sustabdė jo augimą, tiesiog pincetu išimdami maišelį iš buteliuko.
Bet kodėl būtent šios molekulės taip stipriai sąveikauja? Stupp paaiškina, kad PA molekulės yra ypač paruoštos, kad susidarytų kietos struktūros. Skystame tirpale PA molekulės turi vienodą teigiamą krūvį, iš esmės atstumdamos viena kitą ir likusios skystoje formoje. Tačiau kai tik jis liečiasi su neigiamai įkrautu tirpalu, tokiu kaip HA, PA molekulės taip stipriai neatbaido ir automatiškai pradeda formuoti nanoskalės pluoštus.
Tai labai stipri reakcija, sako Stupp. Šios molekulės nori kristalizuotis, o pamačiusi hialurono rūgštį, skysčių sąlyčio plokštumoje supina pluoštų audinį.
Be to, susidarius maišeliui, jis sukuria didžiulį elektros krūvio disbalansą, dėl kurio bet koks pridėtas HA perpumpuojamas per maišelio membraną. Šis siurbimo veiksmas pritraukia daugiau HA molekulių į kontaktą su PA molekulėmis, todėl komanda nustatė, kad maišelis tirpale augo iki keturių dienų. Stupp sako, kad komanda gali pritaikyti maišelio dydį ir storį, tiesiog palikdama jį tirpale įvairiam laikui.
Antrajame eksperimentų etape komanda sujungė kamienines ląsteles su HA tirpalu, tada supylė mišinį į buteliuką su PA molekulėmis. Šį kartą PA molekulės apėmė ir HA molekules, ir kamienines ląsteles. Tyrėjai į tirpalą pridėjo specifinių baltymų ir nustatė, kad jie prasiskverbė į maišelio membraną, nepaisant jo storio. Šie baltymai paskatino kamienines ląsteles diferencijuotis į kremzlę, efektyviai sukurdami miniatiūrinę kamieninių ląstelių laboratoriją maišelio viduje.
Stuppas teigia, kad tokie maišeliai gali sudaryti saugią, uždarą aplinką kamieninėms ląstelėms auginti prieš jas persodinant į kūną. Be to, nors baltymai galėjo prasiskverbti pro maišelio membraną, Stupp teigia, kad imuninės ląstelės būtų per didelės, kad prasiskverbtų, o tai neleis maišeliui ir jo turiniui sunaikinti prieš tai, kai jos galėtų veikti prieš savo taikinį.
Stupp teigia, kad kaip pristatymo priemonė, maišeliai gali būti užauginti pakankamai maži, kad galėtų keliauti per kraują, arba pakankamai tvirti, kad būtų susiūti ant tikslinio audinio ar organo.
Kitais metais komanda planuoja šiuose maišeliuose auginti kitas ląsteles ir tirti navikų augimą, pavyzdžiui, reaguojant į konkrečius vaistus ar molekules.
Taip pat galite turėti skirtingų ląstelių kolonijas skirtinguose maišeliuose kartu – maišelių avietę – ir galite jas paveikti keliais signalais, sako Stupp. Kuris gali būti vertingas ląstelių biologijoje, tiriant signalus tarp ląstelių trimatėje aplinkoje.
Jamesas Bakeris , Mičigano nanotechnologijų medicinos ir biologijos mokslų instituto direktorius, teigia, kad komandos atradimas gali turėti svarbių pasekmių audinių inžinerijai. Pagrindinis pranašumas yra galimybė organizuoti ląsteles į unikalias struktūras, sako jis. Tai suteikia galimybę sukurti specializuotas audinių struktūras... labai įspūdingas pasiekimas.