Исследователи теперь представляют свою работу в журнале Biomaterials.Клетки крови, такие как эритроциты или иммунные клетки, постоянно заменяются новыми, поставляемыми кроветворными стволовыми клетками, расположенными в специализированной нише костного мозга. Гемопоэтические стволовые клетки можно использовать для лечения заболеваний крови, таких как лейкемия.
Пораженные клетки пациента заменяются здоровыми гемопоэтическими стволовыми клетками подходящего донора.Однако не каждого больного лейкемией можно лечить таким способом, так как количество необходимых трансплантатов недостаточно.
Эта проблема может быть решена путем воспроизводства гемопоэтических стволовых клеток. Пока это было невозможно, поскольку эти клетки сохраняют свои свойства стволовых клеток только в естественной среде, то есть в своей нише костного мозга. За пределами этой ниши изменяются свойства. Следовательно, для размножения стволовых клеток требуется среда, аналогичная нише стволовых клеток в костном мозге.
Ниша стволовых клеток — это сложная микроскопическая среда, обладающая определенными свойствами. Соответствующие участки кости очень пористые и похожи на губку.
В этой трехмерной среде обитают не только костные клетки и гемопоэтические стволовые клетки, но и различные другие типы клеток, с которыми происходит обмен сигнальными веществами. Более того, пространство между ячейками имеет матрицу, которая обеспечивает определенную стабильность и дает ячейкам точки для привязки.
В нише стволовых клеток клетки также снабжаются питательными веществами и кислородом.Группа молодых исследователей «Взаимодействие стволовых клеток и материалов», возглавляемая доктором Корнелией Ли-Тедик, состоит из ученых из Института функциональных интерфейсов (IFG) KIT, Института интеллектуальных систем Макса Планка в Штутгарте и Тюбингенского университета.
Он искусственно воспроизвел основные свойства натурального костного мозга в лаборатории. С помощью синтетических полимеров ученые создали пористую структуру, имитирующую губчатую структуру кости в области кроветворения костного мозга.
Кроме того, они добавили строительные блоки белка, аналогичные тем, которые существуют в матрице костного мозга, для закрепления клеток. Ученые также вставили в структуру клетки других типов из ниши стволовых клеток, чтобы обеспечить обмен веществ.Затем исследователи ввели в этот искусственный костный мозг гемопоэтические стволовые клетки, выделенные из пуповинной крови.
Последующее разведение клеток заняло несколько дней. Анализ с помощью различных методов показал, что клетки действительно воспроизводятся в недавно разработанном искусственном костном мозге.
По сравнению со стандартными методами культивирования клеток большее количество стволовых клеток сохраняет свои специфические свойства в искусственном костном мозге.Недавно разработанный искусственный костный мозг, который обладает основными свойствами натурального костного мозга, теперь может использоваться учеными для детального изучения взаимодействия между материалами и стволовыми клетками в лаборатории.
Это поможет выяснить, как синтетические материалы могут влиять на поведение стволовых клеток и управлять им. Эти знания могут способствовать созданию искусственной ниши стволовых клеток для специфического воспроизводства стволовых клеток и лечения лейкемии через десять-пятнадцать лет.