Nové zariadenie zlepšuje tvorbu kmeňových buniek na liečbu Alzheimerovej choroby

Výskumníci vo Švédsku tvrdia, že zdokonalili techniku na premenu bežných kožných buniek na nervové kmeňové bunky, čo ich podľa nich približuje k cenovo dostupným personalizovaným bunkovým terapiám pre Alzheimerovu a Parkinsonovuchorobu.

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

Prvý autor štúdie, Saumya Jain, tvrdí, že platforma by mohla zlepšiť a znížiť náklady na bunkovú terapiu tým, že by bunky boli kompatibilnejšie a akceptovanejšie telom pacienta. Štúdiu publikovali v časopise Advanced Science vedci z Kráľovského technologického inštitútu KTH.

Anna Herland, hlavná autorka štúdie, uviedla, že štúdia preukázala prvé použitie mikrofluidík na riadenie iPSC, aby sa stali nervovými kmeňovými bunkami.

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

Transformácia normálnych buniek na nervové kmeňové bunky je v skutočnosti dvojkrokový proces. Najprv sú bunky vystavené biochemickým signálom, ktoré ich indukujú k tomu, aby sa stali pluripotentnými kmeňovými bunkami (iPSC), ktoré môžu generovať rôzne typy buniek.

Potom sa prenesú do kultúry, ktorá napodobňuje signály a vývojové procesy zapojené do formovania nervového systému. Tento krok, nazývaný neurálna diferenciácia, presmeruje bunky smerom k tomu, aby sa stali nervovými kmeňovými bunkami.

Počas posledného desaťročia sa laboratórne prostredie pre tento typ práce postupne presunulo z tradičných tabletov na mikrofluidické zariadenia. Herland hovorí, že nová platforma predstavuje zlepšenie mikrofluidiky v oboch krokoch: generovaní iPSC a diferenciácii nervových kmeňových buniek.

Pomocou buniek z biopsií ľudskej kože výskumníci zistili, že mikrofluidná platforma urýchlila zapojenie buniek do neurálneho osudu v skoršom štádiu v porovnaní s bunkami diferencovanými v konvenčných platniach.

„Zdokumentovali sme, že obmedzené prostredie mikrofluidnej platformy zvyšuje záväzok k vytváraniu nervových kmeňových buniek,“ hovorí Herland.

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

Jain hovorí, že mikrofluidný čip sa ľahko vyrába pomocou polydimetylsiloxánu (PDMS) a jeho mikroskopická veľkosť umožňuje výrazné úspory na činidlách a bunkovom materiáli.

Platforma sa dá ľahko upraviť tak, aby sa prispôsobila diferenciácii na iné typy buniek, dodáva. Dá sa automatizovať, čím sa vytvorí uzavretý systém, ktorý zaisťuje konzistentnosť a spoľahlivosť pri produkcii vysoko homogénnych bunkových populácií.

Prehľad štúdie vrátane výroby zariadenia, preprogramovania somatických buniek na indukované pluripotentné kmeňové bunky (iPSC) a neurálnej indukcie iPSC pomocou protokolu duálnej inhibície SMAD na generovanie neurálnych kmeňových buniek.
A) Proces výroby mikrofluidného zariadenia s kanálmi s výškou 0,4 mm a 0,6 mm na preprogramovanie somatických buniek (R) a neurálnu indukciu (N). Objemy kanálov a celkový objem sú uvedené v tabuľke.
B) Prehľad procesu preprogramovania somatických buniek na iPSC na mikrofluidných zariadeniach a platniach pomocou mRNA transfekcie.
C) Prehľad procesu neurálnej indukcie iPSC do neurálnych 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 pre Alzheimerovu a Parkinsonovu chorobu,“ dodáva Jain.

Do štúdie sa zapojili aj vedci z Karolinska Institutet a Lund University, ktorí spolupracovali v konzorciu IndiCell.