Nové zariadenie zlepšuje tvorbu kmeňových buniek pri liečbe Alzheimerovej choroby

Vedci vo Švédsku tvrdia, že zdokonalili techniku premeny normálnych kožných buniek na nervové kmeňové bunky, o ktorej sa domnievajú, že sa približuje k cenovo dostupným personalizovaným bunkovým terapiám na liečbu Alzheimerovej choroby a Parkinson.

Pomocou špeciálne navrhnutého mikrofluidného zariadenia vyvinul výskumný tím bezprecedentný a zrýchlený prístup k preprogramovaniu ľudských kožných buniek na indukované pluripotentné kmeňové bunky (iPSC) a následne k ich vývoju na nervové kmeňové bunky.

Prvý autor štúdie, Saumey Jain, hovorí, že platforma by mohla zlepšiť a znížiť náklady na bunkovú terapiu tým, že bunky budú ľahšie kompatibilné a akceptované telom pacienta. Štúdia bola publikovaná v Advanced Science vedcami z Royal Institute of Technology KTH.

Anna Herland, hlavná autorka štúdie, uviedla, že štúdia demonštrovala prvé použitie mikrofluidiky na vedenie iPSC, aby sa stali nervovými kmeňovými bunkami.

Neurálne kmeňové bunky diferencované pomocou mikrofluidnej platformy. Foto: KTH Royal Institute of Technology

Transformácia obyčajných buniek na nervové kmeňové bunky je vlastne dvojkrokový proces. Bunky sú najskôr vystavené biochemickým signálom, ktoré ich indukujú do pluripotentných kmeňových buniek (iPSC), ktoré môžu vytvárať rôzne typy buniek.

Potom sú prenesené do kultúry, ktorá napodobňuje signály a vývojové procesy podieľajúce sa na tvorbe nervového systému. Toto štádium, nazývané neurálna diferenciácia, presmeruje bunky na dráhu nervových kmeňových buniek.

Za posledných desať rokov sa laboratórne prostredie pre takúto prácu postupne presunulo z tradičných platní na mikrofluidné zariadenia. Herland hovorí, že nová platforma predstavuje zlepšenie mikrofluidiky pre oba kroky: generovanie iPSC a diferenciáciu nervových kmeňových buniek.

Pomocou buniek z biopsií ľudskej kože vedci zistili, že mikrofluidná platforma umožnila bunkám zaviazať sa k neurálnemu osudu v skoršom štádiu ako tie, ktoré sú diferencované na konvenčných platniach.

„Dokumentujeme, že obmedzené prostredie mikrofluidnej platformy zvyšuje odhodlanie vytvárať nervové kmeňové bunky,“ hovorí Herland.

Najbližší pohľad na mikrofluidný čip používaný na indukciu kmeňových buniek. Foto: KTH Royal Institute of Technology

Jain hovorí, že mikrofluidný čip možno ľahko vyrobiť pomocou polydimetylsiloxánu (PDMS) a jeho mikroskopická veľkosť ponúka významné úspory na činidlách a bunkovom materiáli.

Platformu možno ľahko upraviť, aby sa prispôsobila diferenciácii na iné typy buniek, dodáva. Dá sa automatizovať a poskytuje uzavretý systém, ktorý zaisťuje konzistentnosť a spoľahlivosť pri produkcii vysoko uniformných populácií buniek.

Prehľad výskumu vrátane výroby zariadenia, preprogramovania somatických buniek na indukované pluripotentné kmeňové bunky (iPSC) a neurálnej indukcie iPSC pomocou duálneho inhibičného protokolu SMAD na generovanie nervových kmeňových buniek.
a) Proces výroby mikrofluidného zariadenia s kanálmi vysokými 0,4 a 0,6 mm na preprogramovanie somatických buniek (R) a neurálnu indukciu (N). Hlasitosti kanálov a celková hlasitosť sú uvedené v tabuľke.
b) Prehľad procesu preprogramovania somatických buniek na iPSC na mikrofluidných zariadeniach a platniach pomocou transfekcie mRNA.
c) Prehľad procesu neurálnej indukcie iPSC do nervových kmeňových buniek na mikrofluidných zariadeniach a platniach pomocou protokolu duálnej inhibície SMAD.
Zdroj: Advanced Science (2024). DOI: 10.1002/advs.202401859

„Toto je krok k sprístupneniu personalizovaných bunkových terapií Alzheimerovej a Parkinsonovej choroby,“ dodáva Jain.

Na štúdii sa podieľali aj vedci z Karolinska Institutet a Univerzity v Lunde, ktorí spolupracovali v konzorciu IndiCell.