Разработано устройство для культивирования гемопоэтических стволовых клеток

Микрофлюидное устройство, имитирующее эмбриональное кровообращение, стимулирует превращение плюрипотентных стволовых клеток в мультипотентные гемопоэтические стволовые клетки (ГСК). Дальнейшая разработка метода в перспективе позволит решить проблему дефицита донорских ГСК.

Микрофлюидное устройство, воспроизводящее сердцебиение и кровообращение эмбриона. Каналы, по которым поступают клетки, окрашены красным. Зеленым и синим окрашены каналы, контролирующие ток жидкости.

Credit: Jingjing Li, UNSW Sydney | Пресс-релиз | CC BY-ND

Биоинженеры из Австралии разработали метод, позволяющий создавать клетки крови из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток в условиях лаборатории, что в перспективе позволит отказаться от использования донорских гемопоэтических стволовых клеток (ГСК).

Трансплантация ГСК используется при терапии онкологических и других заболеваний. Это рождает постоянную потребность в донорских ГСК. В последние годы ученые неоднократно пытались решить проблему дефицита донорских клеток и получить ГСК in vitro путем направленной дифференцировки плюрипотентных стволовых клеток. Однако, несмотря на все усилия, до сих пор еще ни одной исследовательской группе не удавалось воспроизвести онтогенез ГСК и получить клетки, способные к долговременному поддержанию кроветворения.

В последние десятилетия появилось много работ, показывающих, что кровоток сам по себе играет важную роль в гемопоэзе. Приняв во внимание, что гемопоэтические стволовые клетки появляются у плода вскоре после формирования системы эмбрионального кровообращения, команда австралийских исследователей сконструировала микрофлюидное устройство размером 3 на 3 см, которое имитирует работу эмбрионального сердца. Миниатюрный прибор обеспечивает сдвиг стенок псевдососудов, перекачку, встряхивания и трение клеток линии индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека.

Внутри устройства человеческие эмбриональные стволовые клетки, запрограммированные на дифференциацию в ГСК, формировали аортоподобные структуры вдоль стенок микрофлюидных каналов, из которых в искусственную систему кровообращения выходили эритроидные, миелоидные, мегакариоцитарные и эндотелиальные клетки-предшественники. Типы дифференцированных клеток были подтверждены РНК-секвенированием единичных клеток.

В качестве контроля ученые использовали культивирование в орбитальном шейкере и стационарное культивирование. Индуцированные стволовые клетки дифференцировались в ГСК и в этих случаях, но со значительно меньшей эффективностью.

Результаты работы подтверждают гипотезу о том, что циркуляторный поток и многочисленные механические контакты между клетками и стенками сосудов стимулируют развитие эмбрионального гемопоэза. В настоящее время авторы ищут пути масштабирования производства ГСК с использованием биореакторов. Перед внедрением метода в клиническую практику необходимо провести дополнительные исследования, но в перспективе метод позволит получать ГСК для трансплантации из собственных клеток пациента.

Рецептор CD201 — маркер хорошо приживающихся гемопоэтических клеток

Источник

Li J., et al. Mimicry of embryonic circulation enhances the hoxa hemogenic niche and human blood development // Cell Reports, Volume 40, ISSUE 11 (2022), published online 13 September 2022. DOI: 10.1016/j.celrep.2022.111339

Пресс-релиз

Добавить в избранное

Вам будет интересно