Mga siyentipiko Gumamit ng 3-D na Kapaligiran upang Pabilisin ang Pag-unlad ng mga Stem Cell

Para sa mga isang dekada, nakapagpabago ng mga siyentipiko ang mga mature cell sa mga stem cell.

Ang proseso ay nagsasangkot ng pagpasok ng isang maliit na bilang ng mga genes sa nucleus ng isang naiiba na selulang cell, tulad ng isang skin cell. Sinasabi ng mga gene na ito ang cell upang ibalik sa isang primordial, di-mapaghihiwalayang estado tulad ng mga natagpuan sa mga unang embryo.

AdvertisementAdvertisement

Ang ganitong mga selula ay tinatawag na "sapilitan na mga cell stem pluripotent," o mga iPS cell, at ang kanilang kakayahan na maging anumang cell sa katawan ng tao ay nangangahulugan na mayroon silang malaking potensyal na pang-agham at therapeutic.

Ngunit ang laboratoryo na pamamaraan ay kasalukuyang ginagamit ng mga siyentipiko upang gawing mahabang panahon ang mga cell ng iPS at hindi makagawa ng maraming selula. Iyon ay isang malaking hadlang para sa pananaliksik.

Sa buwang ito, isang pangkat ng mga Swiss na mga mananaliksik ang inihayag na maaaring natagpuan nila ang isang paraan upang mapabilis ang mga bagay up at payagan ang mga ito sa ditch ang Petri ulam.

"Ano ang kasalukuyang magagamit natin ay ang dalawang dimensional plastic surface na ito, maraming mga stem cell ang talagang ayaw," sabi ni Matthias Lutolf, Ph.D., propesor sa Ecole Polytechnique Federale de Lausanne sa Switzerland at senior author ng pag-aaral, na na-publish sa journal Nature Materials.

Magbasa pa: Stem Cell Therapy isang Posibleng Paggamot para sa Rheumatoid Arthritis »

advertisementAdvertisement

Going 3-D Para sa Mas mahusay na Paglago

Sinabi ni Lutolf Healthline na siya at ang kanyang pangkat ay nagpapahiwatig na ang mga pluripotent na selula ay magkakaiba sa kung sila ay nasa isang kapaligiran na mas pinipili ang tatlong-dimensional na kondisyon ng katawan ng tao.

Sa katawan, ang mga selula ay nasuspinde sa isang network ng collagen at iba pang mga molecule na kilala bilang extracellular matrix. Ang koponan ay maaaring higit pa o mas mababa tinatayang ang kapaligiran na ito na may gawa ng tao polimer na kilala bilang isang PEG (polyethylene glycol) gel.

Ano ang nakita nila ay ang parehong mouse at mga selula ng tao na lumaki sa gel na transformed sa mga cell sa iPS mas mahusay at mas mabilis kaysa sa mga selula na pinag-aralan sa isang Petri dish. Sa katunayan, ang mga selulang gel ay binago sa kalahati ng oras na kinuha ang mga cell na lumago sa isang ulam.

Ang kanilang pagiging makabago ay maaaring maging isang tunay na kabutihan para sa mga siyentipikong stem cell, sabi ni Kevin Whittlesey, isang senior science officer sa California Institute for Regenerative Medicine.

Kami ay nagsasalita tungkol sa pagpapagaling, hindi paggamot. Kevin Whittlesey, California Institute for Regenerative Medicine

Sa kasalukuyan, tumagal ng ilang buwan upang palaguin ang mga cell ng iPS sa laboratoryo at mga buwan na lampas na upang makagawa ng mga tukoy na selula na nais ng siyentipiko sa dami na kinakailangan para sa pananaliksik, sinabi niya. At nangangahulugan ito ng pagbabayad ng maraming mahal na kagamitan sa lab.

AdvertisementAdvertisement

"Sa alinman sa mga proseso ng pagmamanupaktura, ang oras ay pera," Sinabi ni Whittlesey sa Healthline.

Kung ang proseso ay maaaring mai-scale ang kabayaran ay potensyal na malaki - at hindi lamang sa pananalapi.

Ang teoretikal, ang mga siyentipiko ng hinaharap ay maaaring kumuha ng mga selula mula sa balat ng isang pasyente, ibaling ang mga ito sa mga selda ng stem, at pagkatapos ay palaguin ang anumang tisyu na kailangan ng pasyente. Ito ay magreresulta sa mga organ transplant na isang perpektong tugma sa pagitan ng donor at tatanggap - dahil sila ang parehong tao.

"Kami ay nagsasalita tungkol sa pagpapagaling, hindi treatment," sabi ni Whittlesey.

Sa ngayon, ang mga therapist ng stem cell ay nagpakita ng ilang tagumpay sa pagpapagamot ng maraming pasyente ng sclerosis at sa lumalaking kartilago, buto, at bato sa mga modelo ng hayop.

AdvertisementAdvertisement

Ang parehong mga embryonic at iPS cells ay maaari ring magamit upang pag-aralan ang mga sakit sa antas ng cellular at upang mag-screen ng mga gamot para sa mga side effect sa lab bago pagbibigay ng mga ito sa mga pasyente.

Magbasa pa: Kumbinasyon ng Stem Cell, Mga Therapy ng Gamot Maaaring Baliktarin ang Uri 2 Diyabetis »

Mga Problema Na Kailangan ng Pag-aayos

Ngunit mayroon pa ring maraming hadlang na naghihiwalay sa mga pasyente mula sa mga stem cell cure.

Sa pamamagitan ng kahulugan, ang mga selulang stem ay nahahati, tulad ng mga selula ng kanser. Ipinakikilala ang pasyente na may panganib para sa kanser na ipapakilala ang di-mapagtatakang mga stem cell sa isang pasyente.

Gayundin, ang parehong mga embryonic at iPS stem cell ay lubhang natatakot na kontrolin. Kahit na ang mga linya ng cell na nagmula sa parehong selulang magulang - na dapat na genetically identical - ay maaaring kumilos nang iba sa isa't isa. Ang ilang mga lineage ng cell ay mas mahusay kaysa sa iba sa pagiging tiyak na mga tisyu. Walang tunay na nauunawaan kung bakit.

AdvertisementAdvertisement

Ang eksperimento ng gel ay hindi tumutugon sa alinman sa mga problemang ito. Ipinaliwanag ni Lutolf na ang kanyang pangkat ay nagpakita lamang ng "patunay ng prinsipyo" na ang gel ay maaaring gamitin nang matagumpay sa paggawa ng mga stem cell, bagaman hindi sila sigurado kung bakit ito gumagana nang mahusay.

Pinaghihinalaan niya na may kinalaman ito sa paraan na ang mga selula ay hugis habang lumalaki sila.

"Sa paggamit ng isang three-dimensional na kapaligiran, binubuo namin ang mga selulang puwersa nang wala sa loob upang lumaki tulad ng mga cell stem," sabi ni Lutolf.

Magbasa pa: Ang mga mananaliksik ay bumaba sa Proseso ng Aging »

Ang Round ay Mas Mabuti sa Flat

Ang mga selula ng balat na kung saan ang mga selula ng iPS ay nagmula ay mas patag sa mga stem cell. Ang malawak na eroplano ng isang piraso ng Petri ay naghihikayat sa mga selula na lumaganap tulad ng kanilang mga selulang pang-balat ng magulang.

Ngunit sa gel matrix, ang impressionable batang mga cell ay nakakulong sa lahat ng panig, ang paglikha ng isang kapaligiran na mas mahusay na naaangkop sa pag-ikot stem cell kaysa sa flat cells sa balat.

Sa tingin namin ito ay talagang magbabago kung paano matutuklasan ng mga tao ang mga droga at mga gamot sa pagsubok. Matthias Lutolf, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne

Hindi ito ang mga unang beses na mga selula na pinag-aralan sa 3-D na mga kapaligiran. Sa katunayan, ang mga siyentipiko ay lumaki ang mga maliliit na organo sa pamamagitan ng pagpapahintulot sa mga stem cell na mag-organisa ng sarili sa gel matrices. Ang Dutch lab ay lumago ng isang maliliit na matupok ng mouse sa ganitong paraan noong 2009.

Ang pagtuklas na iyon ay nagbigay ng inspirasyon kay Lutolf upang i-tabi ang pagsisiyasat ng mga maliliit na organo, na kilala rin bilang "organoids."

" Tingin namin ito ay talagang magbabago kung paano matutuklasan ng mga tao ang mga droga at mga gamot sa pagsusulit, "sabi niya.

At marahil, ilang araw, tinatrato ang mga pasyente.