Исследователи разработали искусственную ткань, в которой стволовые клетки крови человека остаются функциональными в течение длительного периода времени. Ученые из Базельского университета, Университетской клиники Базеля и ETH Zurich опубликовали свои выводы в научном журнале PNAS.
В костном мозге ежедневно образуется несколько миллиардов клеток крови. Это постоянное снабжение обеспечивают стволовые клетки крови, расположенные в специальных нишах костного мозга. Эти стволовые клетки могут размножаться и превращаться в красные и белые кровяные тельца, которые затем покидают костный мозг и попадают в кровоток. В течение нескольких лет исследователи пытались воспроизвести естественный костный мозг в лаборатории, чтобы лучше понять механизмы кроветворения и разработать новые методы лечения, такие как лечение лейкемии.
Однако это оказалось чрезвычайно трудным, поскольку в обычных моделях in vitro стволовые клетки крови теряют способность размножаться и дифференцироваться в разные типы клеток крови.
Теперь исследователи создали искусственную нишу для костного мозга, в которой стволовые клетки и клетки-предшественники могут размножаться в течение нескольких дней. Об этих результатах сообщили исследователи, работающие под руководством профессора Ивана Мартина из Департамента биомедицины Базельского университета и Университетской клиники Базеля и профессора Тимма Шредера из Департамента биосистемных наук и инженерии ETH Zurich.
Исследователи разработали искусственную ткань, которая имитирует некоторые сложные биологические свойства естественных ниш костного мозга. Для этого они объединили мезенхимальные стромальные клетки человека с пористым, похожим на кости трехмерным каркасом из керамического материала в так называемом перфузионном биореакторе, который использовался для объединения биологических и синтетических материалов.
Это привело к образованию структуры, покрытой стромальным внеклеточным матриксом, вмещающим клетки крови. В этом отношении искусственная ткань имела очень похожую молекулярную структуру с природными нишами костного мозга, создавая среду, в которой можно было поддерживать функциональность гемопоэтических стволовых клеток и клеток-предшественников.
Новый метод также может быть использован для создания специально созданных ниш костного мозга, которые обладают определенными молекулярными свойствами и позволяют селективное включение или удаление отдельных белков. Это открывает целый ряд возможностей, включая исследование факторов, влияющих на кроветворение у людей, и скрининг лекарств с целью прогнозирования реакции отдельных пациентов на определенное лечение.
"Мы могли бы использовать клетки костной ткани и костного мозга пациентов для создания in vitro модели заболеваний крови, например, лейкемии. Важно отметить, что мы могли бы сделать это в среде, которая состоит исключительно из человеческих клеток и включает условия, адаптированные для конкретного человека," авторы пишут.