Forskare utveckla ett bättre sätt att växa stamceller


Forskare utveckla ett bättre sätt att växa stamceller

Mänskliga pluripotenta stamceller, som kan bli vilken som helst annan kroppscell, har stor potential att behandla ett brett spektrum av sjukdomar, inklusive Parkinsons sjukdom, skleros och ryggmärgsskador. Vetenskapsmän som arbetar med sådana celler har dock haft problem med att odla tillräckligt stora kvantiteter för att utföra experiment - i synnerhet att användas i humanstudier. Dessutom använder de flesta material som nu används för att odla mänskliga stamceller celler eller proteiner som kommer från mössembryon, vilket bidrar till att stimulera stamcellertillväxten men sannolikt skulle orsaka en immunreaktion om den injiceras i en human patient.

För att övervinna dessa problem har MIT-kemiska ingenjörer, materialforskare och biologer utformat en syntetisk yta som inte innehåller något främmande djurmaterial och gör att stamcellerna kan leva och fortsätta att reproducera sig i minst tre månader. Det är också det första syntetiska materialet som gör det möjligt för enskilda celler att bilda kolonier av identiska celler, vilket är nödvändigt för att identifiera celler med önskade egenskaper och har varit svåra att uppnå med befintliga material.

Forskargruppen, som leds av professorerna Robert Langer, Rudolf Jaenisch och Daniel G. Anderson, beskriver det nya materialet i 22 augusti-utgåvan av Naturmaterial . Första författarna till papperet är postdoktorella medarbetare Ying Mei och Krishanu Saha.

Mänskliga stamceller kan komma från två källor - embryonala celler eller kroppsceller som har omprogrammerats till ett omogent tillstånd. Det tillståndet, som kallas pluripotency, låter cellerna utvecklas till någon form av specialiserade kroppsceller.

Det möjliggör också möjligheten att behandla nästan vilken typ av sjukdom som helst som medför skador på celler. Forskare kunde växa nya neuroner för patienter med ryggmärgsskador, till exempel, eller nya insulinproducerande celler för personer med typ 1-diabetes.

För att manipulera sådana behandlingar skulle forskare behöva kunna odla stamceller i labbet under en längre tid, manipulera sina gener och odla kolonier av identiska celler efter att de har modifierats genetiskt. Nuvarande tillväxtytor, bestående av en plastskål belagd med ett lager av gelatin och sedan ett lager av musceller eller proteiner, är notoriskt ineffektiva, säger Saha, som arbetar i Jaenischs lab vid Whitehead Institute for Biomedical Research.

"För terapi behöver du miljoner och miljontals celler", säger Saha. "Om vi ​​kan underlätta för cellerna att dela och växa, kommer det verkligen hjälpa till att få antalet celler du behöver göra alla sjukdomsstudierna Att människor är glada över."

Tidigare studier har föreslagit att flera kemiska och fysiska egenskaper hos ytor - inklusive råhet, styvhet och affinitet för vatten - kan spela en roll i stamcellertillväxt. Forskarna skapade omkring 500 polymerer (långa kedjor av upprepande molekyler) som varierade i dessa egenskaper, växte stamceller på dem och analyserade varje polymers prestanda. Efter korrelering av ytegenskaper med prestanda fann de att det fanns ett optimalt intervall av ythydrofobicitet (vattenavvisande beteende), men varierande grovhet och styvhet hade inte mycket effekt på celltillväxten.

De anpassade också materialets sammansättning, inklusive proteiner inbäddade i polymeren. De fann att de bästa polymererna innehöll en hög procentandel av akrylater, en vanlig ingrediens i plast och belagdes med ett protein som heter vitronektin, vilket uppmuntrar celler att fästa vid ytor.

Genom att använda sitt mest framgångsrika material fick forskarna stamceller (både embryonala och inducerade pluripotenta) för att fortsätta växa och dela upp i upp till tre månader. De kunde också generera stora mängder celler - i miljoner.

MIT-forskarna hoppas att förfina deras kunskaper för att hjälpa dem att bygga material som är lämpade för andra typer av celler, säger Anderson, från MIT-avdelningen för kemiteknik, Harvard-MIT-divisionen för hälsovetenskap och teknik, och David H. Koch-institutet för Integrerande Cancer Research. "Vi vill bättre förstå växelverkan mellan cellen, ytan och proteinerna och definiera tydligare vad som krävs för att cellerna ska växa, säger han.

Anmärkningar:

Andra MIT-författare till papperet är Said Bogatyrev, Z. Ilke Kalcioglu, Maisam Mitalipova, Neena Pyzocha, Fredrick Rojas och Krystyn Van Vliet. Jing Yang, Andrew Hook, Martyn Davies och Morgan Alexander vid University of Nottingham (Storbritannien) och Seung-Woo Cho från Yonsei University (Korea) är också författare till papperet.

Källa:

"Kombinatorisk utveckling av biomaterial för klonväxt av mänskliga pluripotenta stamceller" av Ying Mei, Krishanu Saha, Said R. Bogatyrev, Jing Yang, Andrew L. Hook, Z. Ilke Kalcioglu, Seung-Woo Cho, Maisam Mitalipova, Neena Pyzocha, Fredrick Rojas, Krystyn J. Van Vliet, Martyn C. Davies, Morgan R. Alexander, Robert Langer, Rudolf Jaenisch och Daniel G. Anderson. Naturmaterial , 22 augusti, 2010.

Källa: Massachusetts Institute of Technology

Why do people get so anxious about math? - Orly Rubinsten (Video Medicinsk Och Professionell 2020).

Avsnitt Frågor På Medicin: Medicinsk praktik