Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Biohacking
  • Био/​мол/​текст
  • Vitacoin

Полноценные кости из стволовых клеток

Из человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток получена функциональная костная ткань

LifeSciencesToday по материалам NYSCF:
NYSCF scientists create personalized bone substitutes from skin cells

Группа ученых Научно-исследовательского института Нью-йоркского фонда стволовых клеток (New York Stem Cell Foundation (NYSCF) Research Institute) сообщила о получении из клеток кожи заменителей кости, пригодных для устранения больших костных дефектов. Исследование, проведенное под руководством Дарьи Мароль (Darja Marolt), PhD, и Джузеппе Марии де Пеппо (Giuseppe Maria de Peppo), PhD, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, является значительным шагом вперед в области разработки персонализированных реконструктивных методов лечения пациентов с костными дефектами, полученными в результате болезни или травмы.

Это достижение будет способствовать выращиванию по требованию трехмерных костных трансплантатов, точно соответствующих потребностям и иммунному профилю пациента. Чтобы вернуть взрослые клетки кожи в состояние, близкое к состоянию эмбриональных стволовых клеток, ученые NYSCF использовали передовую технологию «перепрограммирования». Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (induced pluripotent stem cells, iPSCs), получаемые из зрелых дифференцированных клеток, несут генетическую информацию, идентичную генетике пациента, и могут стать клеткой любой ткани его организма.

Ученые направили развитие индуцированных плюрипотентных стволовых клеток в образующие костную ткань клетки-предшественники и засеяли ими подложку, позволяющую получить трехмерную кость. Затем эта конструкция была помещена в биореактор, который, имитируя естественные условия развития, обеспечивает клетки питательными веществами, выводит шлаки, стимулирует созревание клеток.

«Кость – более чем просто жесткий минеральный композит; это активный орган, который постоянно ремоделируется. Кровеносные сосуды поставляют здоровым клеткам важные питательные вещества и удаляют отходы; нервы обеспечивают связь с мозгом, а клетки костного мозга образуют новые клетки крови и иммунной системы», – поясняет доктор Мароль.

Предыдущие исследования показали возможность образования костной ткани из других клеточных источников, но ученые знают об опасностях, связанных с их использованием в клинике. Стволовые клетки собственного костного мозга пациента могут образовывать костную и хрящевую ткани, но не связанные с ними сосудистую и нервную сети, а кость, полученная из эмбриональных стволовых клеток, подвержена риску отторжения иммунной системой. Поэтому, чтобы преодолеть эти ограничения, ученые NYSCF решили работать с индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками.

«Ни одна исследовательская группа пока не опубликовала сообщения о создании полностью жизнеспособных, функциональных трехмерных заменителей костной ткани из человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Эти результаты приближают нас к достижению нашей конечной цели – разработке наиболее перспективных методов лечения пациентов», – говорит доктор де Пеппо.

В настоящее время костные дефекты и травмы лечат с помощью костных трансплантатов, получаемых либо из других костей самого пациента, либо из материала донорских банков. Используются и синтетические заменители костной ткани. Ни одна из этих технологий не позволяет достичь комплексной реконструкции. Кроме того, такие трансплантаты могут вызывать иммунное отторжение и не всегда способны полностью интегрироваться в окружающую соединительную ткань. Пациентам с осколочными ранениями или травмами, полученными в результате автомобильной аварии, эти традиционные методы лечения обеспечивают лишь ограниченные восстановление функции и косметический эффект.

После всестороннего in vitro анализа полученной кости ученые NYSCF обратились к одной из основных проблем, связанных с терапией, основанной на iPS-клетках, и оценили ее стабильность при трансплантации в животный организм. Недифференцированные плюрипотентные клетки могут образовывать опухоли, называемые тератомами. Полученные из частично дифференцированных в клетки-предшественники кости были имплантированы под кожу мышам с ослабленным иммунитетом. Через 12 недель конструкции созрели и не демонстрировали признаков канцерогенеза; на всем протяжении полностью созревших костных трансплантатов началась интеграция в них клеток кровеносных сосудов. Эти результаты доказывают стабильность заменителей кости.

Клетки человеческой кожи были перепрограммированы в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. С помощью химических добавок стволовые клетки были перепрограммированы в клетки-предшественники костной ткани, которые были помещены на коллагеновую подложку для роста. Фрагменты выращенной ткани были имплантированы в организм мыши, распознавший их как кость. К имплантированной ткани начали мигрировать клетки кровеносных сосудов.

Ученые предупреждают, что, хотя эти результаты и являются важным шагом вперед, прежде чем полученные из кожи костные трансплантаты смогут использоваться в клинике, необходимы дальнейшие исследования. Следующие шаги будут включать в себя оптимизацию протокола и исследования, целью которых будет достижение успешного прорастания кости кровеносными сосудами.

«Основываясь на этих результатах, мы сможем по требованию создавать для пациентов персонализированные костные трансплантаты без риска их отторжения иммунной системой», – говорит генеральный директор NYSCF Сьюзан Соломон (Susan Solomon). «Это не хороший подход, это лучший подход к восстановлению разрушительных повреждений или дефектов».

Помимо потенциальной терапевтической значимости адаптивные костные заменители могут быть использованы в качестве моделей развития костей и различных костных патологий. Анализ этих моделей обогатит сегодняшнее понимание как нормальных, так и патологических процессов и поможет в идентификации потенциальных лекарственных препаратов.

Статья de Peppo et al. Engineering bone tissue substitutes from human induced pluripotent stem cells опубликована в PNAS.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
08.05.2013

назад

Читать также:

Мышь с человеческой печенью

Выращенный организме мыши орган невелик – всего 5 миллиметров, однако его состав и функции ничем не отличаются от человеческой печени.

читать

Человеческий кишечник из стволовых клеток

Выращенная из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток трехмерная ткань выполняет все функции нормального человеческого кишечника, включая формирование кишечных стволовых клеток.

читать

Почти кишечник из стволовых клеток

Фрагмент кишечника, выращенный из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, содержит слизистую оболочку, мышцы и нервные окончания и способен к перистальтике.

читать

Запасные органы из стволовых клеток: еще один шаг

Выращенная японскими учеными из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток «кишка» демонстрировала способность к спонтанным сокращением и высококоординированную перистальтическую активность.

читать

Ловушка для иПСК

Микрожидкостной чип для разделения смеси разных типов клеток, основанный на легко различимых отличиях в их адгезионных свойствах, позволяет значительно увеличить количество стволовых клеток, получаемых методом перепрограммирования.

читать

Отдайте организм в починку

Уже через пару десятилетий человека будут обновлять с помощью регенеративных клеточных и генных технологий, как забарахлившую машину в автосервисе.

читать