Новый метод позволяет ученым находить редкие стволовые клетки в костном мозге

В новом исследовании, которое должно упростить разработку таких методов лечения на основе стволовых клеток, группа исследователей из Массачусетского технологического института и Альянса исследований и технологий Сингапура и Массачусетского технологического института (SMART) определила три физических характеристики МСК, которые могут отличать их от другие незрелые клетки, обнаруженные в костном мозге. Основываясь на этой информации, они планируют создать устройства, которые могут быстро изолировать МСК, что упростит создание достаточного количества стволовых клеток для лечения пациентов.

До сих пор не существовало хорошего способа отделить МСК от клеток костного мозга, которые уже начали дифференцироваться в другие типы клеток, но имеют одни и те же молекулы на поверхности клетки. Это может быть одной из причин того, почему результаты исследований в разных лабораториях различаются, и почему лечение стволовыми клетками, которое сейчас проходит клинические испытания, не так эффективно, как могло бы быть, говорит Кристин Ван Влит, доцент кафедры материаловедения, инженерии и биологической инженерии Массачусетского технологического института. старший автор статьи, опубликованной на этой неделе в Трудах Национальной академии наук.

«Некоторые из клеток, которые вы вводите и называете стволовыми клетками, производят полезный терапевтический результат, но многие из клеток, которые вы вводите, — нет», — говорит Ван Влит. "Наш подход обеспечивает способ очистки или обогащения стволовых клеток в этой популяции. Теперь вы можете найти иголки в стоге сена и использовать их для терапии человека."

Ведущие авторы статьи — W.C. Ли, бывший аспирант Национального университета Сингапура и SMART, и Хуэй Ши, бывший постдок SMART.

Другими авторами являются Чон Юн Хан, профессор электротехники и биологической инженерии Массачусетского технологического института, исследователи SMART Чжийонг Пун, Л.M. Ньян и Танви Кошик, а также преподаватели Национального университета Сингапура Г.V. Шивашанкар, Дж.K.Y.

Чан и С.Т. Lim.
Физические маркеры

МСК составляют лишь небольшой процент клеток костного мозга. Среди других незрелых клеток, обнаруженных там, есть остеогенные клетки, которые уже начали свой путь развития, превратившись в клетки, продуцирующие хрящ или кость. В настоящее время исследователи пытаются выделить МСК на основе белковых маркеров, обнаруженных на поверхности клеток.

Однако эти маркеры не специфичны для МСК и могут также давать другие типы незрелых клеток, которые более дифференцированы.

«Обычные маркеры клеточной поверхности часто используются для выделения различных типов стволовых клеток из костного мозга человека, но им не хватает достаточного« разрешения », чтобы различать субпопуляции мезенхимальных стромальных клеток с различными функциями», — говорит Ли.
Исследователи задались целью найти биофизические маркеры мультипотентности — способности превращаться во множество разных типов клеток. Сначала они заподозрили, что размер клеток может быть фактором, потому что стволовые клетки костного мозга плода, которые, как правило, имеют более высокий процент МСК, обычно имеют небольшой диаметр.

Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи использовали ранее разработанное Ханом устройство для захвата циркулирующих опухолевых клеток в зависимости от их размера. Они выделили клетки костного мозга по размеру и обнаружили, что, хотя ни одна из более крупных клеток не была мультипотентной, не все более мелкие клетки были мультипотентными, поэтому сам по себе размер не может использоваться для различения МСК.
После измерения нескольких других физических характеристик исследователи обнаружили два, которые можно сочетать с размером, чтобы полностью отличить МСК от других стволовых клеток: жесткость клетки и степень колебаний ядерной мембраны клетки.

«Вам не нужно больше, чем эти три, но вы также не можете использовать меньше, чем эти три», — говорит Ван Влит. «Теперь у нас есть тройка характеристик, которые идентифицируют популяции клеток, которые будут мультипотентными, по сравнению с популяциями клеток, которые смогут стать только костными или хрящевыми клетками."
Эти особенности соответствуют тому, что уже известно о стволовых клетках, говорит Ван Влит. По сравнению с клетками, которые уже преданы своей окончательной судьбе, незрелые клетки имеют генетический материал, который перемещается внутри ядра, вызывая больше колебаний мембраны ядерной клетки.

Стволовые клетки также имеют менее жесткую цитоскелетную структуру, чем у высокодифференцированных клеток, по крайней мере, когда они прикреплены к таким материалам, как стекло, что делает прикрепленные клетки менее жесткими.

Лучшая регенерация
Затем исследователи протестировали регенеративные способности изолированных МСК на мышах. Они обнаружили, что эти клетки могут помочь восстанавливать как мышечные, так и костные травмы, в то время как клетки, идентифицированные как остеогенные стромальные клетки, способны восстанавливать кости, но не мышцы.

«Мы впервые продемонстрировали, что субпопуляции мезенхимальных стромальных клеток могут быть идентифицированы и сильно обогащены для роста костей и восстановления мышц», — говорит Ли. «Мы предполагаем, что этот подход также будет важен для отбора и очистки стволовых клеток костного мозга для восстановления тканей у людей, страдающих от ряда дегенеративных заболеваний тканей."
Сейчас команда работает над высокоскоростными методами разделения МСК. Создание более чистых популяций таких клеток должно привести к более эффективному лечению повреждений тканей стволовыми клетками, говорит Ван Влит.

«Вместо того, чтобы вставлять 30 процентов желаемых ячеек и 70 процентов наполнителя, вы вставляете 100 процентов желаемых клеток», — объясняет она. "Это должно привести к более надежным результатам для пациентов, потому что у вас не будет этой вариабельности от партии к партии или от пациента к пациенту, в том, сколько из каждой популяции клеток присутствует."
Ван Влит и Пун также надеются начать клинические испытания остеогенных клеток, выделенных в этом исследовании, которые могут оказаться полезными для лечения травм костей.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Exit mobile version