Ученые и инженеры из Торонто сделали прорыв в трансплантации клеток, используя гелеобразный биоматериал, который сохраняет клетки живыми и помогает им лучше интегрироваться в ткани.
В двух ранних лабораторных исследований, этот способ уже показал частично обратить вспять слепоту и помочь головному мозгу восстановиться после инсульта.
Под руководством профессоров Молли Шоушет и Дерека ван дер Коуи из Университета Торонто, вместе с профессором Синди Моршид, команда ученых заключила стволовые клетки в «гидрогель», что усилило их лечебные способности при трансплантации в глаз и головной мозг.
Это открытие является частью продолжающихся попыток развития новых методов лечения для восстановления поврежденных нервов из-за заболеваний или травмы.
В исследовании, фоторецепторные клетки, полученные из стволовых, были введены в сетчатку (рисунок), что привело к улучшению зрения
Проведенное в Центре клеточных и биомолекулярных исследований Доннелли в Университете Торонто, их исследование было опубликовано в выпуске журнала Stem Cell Reports.
Стволовые клетки обладают большим терапевтическим потенциалом из-за их способности превращаться в клетки любого типа в организме, включая их возможность по созданию запасных тканей и органов.
Хотя ученые имеют большой опыт в выращивании стволовых клеток в лабораторных условиях, после пересадки их в нужное место в организме, они имеют проблемы с размножением. Новая окружающая среда является сложной и непривычной, и имплантированные клетки часто погибают или не интегрируются правильно в окружающие ткани.
Биоинженер Шуашет, которая недавно выиграла престижную премию L’Oreal-UNESCO для женщин в науке, и ее команда создали гидрогель несколько лет назад в виде пузырчатой пленки, чтобы удерживать их вместе во время доставки в область трансплантации.
«Это исследование совершает еще один шаг дальше, показывая, что гидрогель делает больше, чем просто удерживает их вместе; он непосредственно способствует выживанию стволовых клеток и их интеграции. Это приводит лечение с помощью них ближе к реальности», — сказала Шуашет, профессор в Центре Доннелли, на факультете химической инженерии и прикладной химии и в Институте биоматериалов и биомедицинской инженерии в Университете Торонто.
Частичное восстановление зрения
Помимо изучения, какую выгоду получают стволовые клетки от существования в гидрогеле, исследователи также показали, что эти новые могут восстановить функцию, которая была потеряна из-за повреждения или заболевания.
В другом исследовании, клетки были введены в поврежденные части головного мозга (рисунок), улучшив координацию движений в течение нескольких недель
Одна часть исследования включала введение инкапсулированных в гидрогеле фоторецепторов, выращенных из стволовых клеток, в глаза слепым мышам. Фоторецепторы являются светочувствительными, отвечающими за зрение в глазах. С увеличением выживаемости и интеграции, они смогли частично восстановить зрение.
«После трансплантации клеток, наши измерения показали, что мыши с ранее отсутствующей визуальной функцией восстановили примерно 15% от их зрачкового ответа.
Их глаза начали различать свет и реагировать на него соответствующим образом», — сказал доктор Браян Баллиос, эксперт в биологии стволовых клеток и регенеративной медицины при дегенеративных заболеваниях сетчатки, который руководил этой частью исследования.
Восстановление головного мозга после инсультов
В другой части исследования, доктор Майкл Кук, работающий в лабораториях Шуашет и Моршида, вводил стволовые клетки в головной мозг мышам, у которых недавно был инсульт.
«После трансплантации, в течение недель мы начали обнаруживать улучшения в координации движений у мышей», — сказал Кук.
Его команда в настоящее время хочет провести подобные эксперименты на более крупных животных, — например, на крысах, у которых более крупный мозг, что лучше подходит для поведенческих тестов, — для дальнейшего изучения, как трансплантация стволовых клеток может помочь вылечить повреждение после инсульта.
Демонстрация гидрогеля, выходящего из шприца
Современная терапия
Шуашет всегда думала об использовании методов инженерии – таких как разработка и изготовление новых биоматериалов – для создания новых методов лечения на основе стволовых клеток с использованием гидрогеля.
С учетом того, что гидрогель может увеличить выживание их в двух разных частях нервной системы, — в глазу и мозге, — это потенциально можно использовать при трансплантации в многие другие места организма. Другое преимущество гидрогеля состоит в том, что он, после имплантации клеток в нужное место, рассасывается и поглощается организмом в течение нескольких недель.
Этот замечательный материал имеет только два компонента – метилцеллюлозу, которая формирует гель и удерживает клетки вмести, и гиалуронан, который сохраняет их живыми.
«Благодаря этому физическому смешению двух материалов мы получаем лучшее от обеих», — сказала Шуашет.
Дорогие друзья. Данный материал не является медицинским советом, за диагнозом и способом лечения, обратитесь к врачу для консультации.
