Jauna ierīce uzlabo cilmes šūnu ģenerēšanu Alcheimera slimības ārstēšanai

Zviedrijas pētnieki apgalvo, ka ir pilnveidojuši tehniku parasto ādas šūnu pārveidošanai par neironu cilmes šūnām, kas, viņuprāt, tuvina viņus pieejamām personalizētām šūnu terapijām Alcheimera un Parkinsonaslimības ārstēšanā.

Izmantojot īpaši izstrādātu mikrofluidikas ierīci, pētnieku komanda ir izstrādājusi vēl nebijušu un paātrinātu pieeju cilvēka ādas šūnu pārprogrammēšanai inducētās pluripotentās cilmes šūnās (iPSC) un pēc tam to pārveidošanai par neironu cilmes šūnām.

Pētījuma pirmais autors Saumja Džeins apgalvo, ka platforma varētu uzlabot šūnu terapiju un samazināt tās izmaksas, padarot šūnas saderīgākas un labāk pieņemamas pacienta organismā. Pētījumu žurnālā “ Advanced Science” publicēja KTH Karaliskā Tehnoloģiju institūta zinātnieki.

Anna Herlande, pētījuma vecākā autore, teica, ka pētījums demonstrēja pirmo mikrofluidikas izmantošanu, lai virzītu iPSC uz neironu cilmes šūnām.

Neirālās cilmes šūnas diferencētas, izmantojot mikrofluidikas platformu. Foto: KTH Karaliskais tehnoloģiju institūts

Normālu šūnu pārveidošana par neironu cilmes šūnām faktiski ir divpakāpju process. Vispirms šūnas tiek pakļautas bioķīmiskiem signāliem, kas pamudina tās kļūt par pluripotentām cilmes šūnām (iPSC), kas var ģenerēt dažāda veida šūnas.

Pēc tam tās tiek pārnestas kultūrā, kas atdarina signālus un attīstības procesus, kas saistīti ar nervu sistēmas veidošanos. Šis solis, ko sauc par neironu diferenciāciju, novirza šūnas uz neironu cilmes šūnu veidošanos.

Pēdējās desmitgades laikā laboratorijas vide šāda veida darbam ir pakāpeniski mainījusies no tradicionālajām planšetdatoriem uz mikrofluidikas ierīcēm. Herlands saka, ka jaunā platforma ir uzlabojums mikrofluidikā abos posmos: iPSC ģenerēšanā un neironu cilmes šūnu diferenciācijā.

Izmantojot šūnas no cilvēka ādas biopsijām, pētnieki atklāja, ka mikrofluidiskā platforma paātrināja šūnu apņemšanos neironu liktenim agrākā stadijā, salīdzinot ar tām, kas diferencētas parastajās plāksnēs.

"Mēs esam dokumentējuši, ka mikrofluidiskās platformas ierobežotā vide veicina apņemšanos ģenerēt neironu cilmes šūnas," saka Herlands.

Cilmes šūnu inducēšanai izmantotās mikrofluidikas mikroshēmas tuvplāns. Foto: KTH Karaliskais tehnoloģiju institūts

Džeins saka, ka mikrofluidisko mikroshēmu ir viegli izgatavot, izmantojot polidimetilsiloksānu (PDMS), un tās mikroskopiskais izmērs ļauj ievērojami ietaupīt uz reaģentiem un šūnu materiālu.

Viņš piebilst, ka platformu var viegli modificēt, lai pielāgotos diferenciācijai citos šūnu tipos. To var automatizēt, nodrošinot slēgtu sistēmu, kas garantē ļoti homogēnu šūnu populāciju ražošanas konsekvenci un uzticamību.

Pētījuma pārskats, tostarp ierīces izgatavošana, somatisko šūnu pārprogrammēšana inducētās pluripotentās cilmes šūnās (iPSC) un iPSC neirālā indukcija, izmantojot SMAD duālās inhibīcijas protokolu neirālo cilmes šūnu ģenerēšanai.
A) Mikrofluidikas ierīces ar 0,4 mm un 0,6 mm augstiem kanāliem somatisko šūnu pārprogrammēšanai (R) un neirālai indukcijai (N) izgatavošanas process. Kanālu tilpumi un kopējais tilpums ir norādīti tabulā.
B) Somatisko šūnu pārprogrammēšanas procesa pārskats par iPSC mikrofluidikas ierīcēs un plāksnēs, izmantojot mRNS transfekciju.
C) iPSC neirālās indukcijas procesa pārskats par neirālajām cilmes šūnām mikrofluidikas ierīcēs un plāksnēs, izmantojot SMAD duālās inhibīcijas protokolu.
Avots: Advanced Science (2024). DOI: 10.1002/advs.202401859

"Šis ir solis ceļā uz personalizētu šūnu terapiju pieejamību Alcheimera un Parkinsona slimību ārstēšanai," piebilst Džeins.

Pētījumā piedalījās arī zinātnieki no Karolinska institūta un Lundas universitātes, sadarbojoties IndiCell konsorcijā.