Ультразвук вместо реактивов
Исследовательская группа из Королевского Мельбурнского технологического института (RMIT) разработала инновационное лечение стволовыми клетками с использованием звуковых волн высокой частоты, которое призвано помочь пациентам восстановить костную ткань, потерянную в результате онкологических или дегенеративных заболеваний.
Графическая иллюстрация инновационного лечения стволовыми клетками. Микрочип слева генерирует высокочастотные звуковые волны (зеленый цвет) для манипулирования стволовыми клетками, которые помещаются в силиконовое масло на пластину со стеклянным дном.
Ключевой проблемой при восстановлении костной ткани является потребность в большом количестве костных клеток остеобластов, которые будут функционировать длительное время после имплантации в целевую область. На сегодняшний день в экспериментах по превращению взрослых стволовых клеток в остеобласты использовалось сложное и дорогое оборудование, имеющее ограниченный потенциал для масштабирования процесса. Кроме того, в немногих клинических исследованиях, посвященных наращиванию кости, в основном использовались стволовые клетки, извлеченные из костного мозга пациента, а это болезненная процедура.
В новом исследовании группа RMIT показала, что мезенхимальные стволовые клетки превращаются в остеобласты под действием высокочастотных (10 МГц) звуковых волн по 10 минут ежедневно в течение 5 дней. Эффективность метода подтверждается значительным повышением ранних (RUNX2, COL1A1) и устойчивое повышение поздних (остеокальцин, остеопонтин) маркеров остеогенеза.
Важно отметить, что лечение было эффективным для нескольких типов клеток, включая стволовые клетки, полученные из жировой ткани, которые гораздо менее болезненны для забора у пациента.
Взрослые стволовые клетки в процессе трансформации после обработки звуковыми волнами 10 МГц. Зеленым цветом окрашен коллаген, который вырабатывается при превращении стволовых клеток в остеобласты.
Авторы исследования сообщили, что новый подход быстрее и проще, чем другие методы: звуковые волны на несколько дней сокращают время, обычно необходимое для того чтобы стволовые клетки начали превращаться в остеобласты. Высокочастотные звуковые волны генерировались на недорогом устройстве, разработанном сотрудниками RMIT. Технология не требует каких-либо специальных индуцирующих молекул.
Устройство для создания звуковых волн может быть использовано для прицельного воздействия на стволовые клетки в конкретных участках тела, в которых необходимо запустить процесс регенерации.
Следующим этапом планируется работа над масштабированием платформы и разработкой биореакторов для эффективной дифференцировки стволовых клеток.
Статья L.A.Ambattu et al. Short-Duration High Frequency MegaHertz-Order Nanomechanostimulation Drives Early and Persistent Osteogenic Differentiation in Mesenchymal Stem Cells опубликована в журнале Small.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам RMIT: Sonic advance: How sound waves could help regrow bones.