Nové zařízení zlepšuje tvorbu kmenových buněk pro léčbu Alzheimerovy choroby

Švédskí vědci tvrdí, že zdokonalili techniku přeměny běžných kožních buněk na nervové kmenové buňky, což je podle nich přibližuje cenově dostupným personalizovaným buněčným terapiím pro Alzheimerovu a Parkinsonovuchorobu.

Pomocí speciálně navrženého mikrofluidního zařízení vyvinul výzkumný tým bezprecedentní a zrychlený přístup k přeprogramování lidských kožních buněk na indukované pluripotentní kmenové buňky (iPSC) a následné jejich přeměně na nervové kmenové buňky.

První autor studie, Saumya Jain, říká, že platforma by mohla zlepšit a snížit náklady na buněčnou terapii tím, že by buňky lépe přijímala a lépe je tělo pacienta přijímalo. Studie byla publikována v časopise Advanced Science vědci z Královského technologického institutu KTH.

Anna Herlandová, hlavní autorka studie, uvedla, že studie prokázala první použití mikrofluidiky k řízení iPSC k přeměně na nervové kmenové buňky.

Nervové kmenové buňky diferencované pomocí mikrofluidní platformy. Foto: KTH Royal Institute of Technology

Transformace normálních buněk na nervové kmenové buňky je ve skutečnosti dvoustupňový proces. Nejprve jsou buňky vystaveny biochemickým signálům, které je indukují k tomu, aby se staly pluripotentními kmenovými buňkami (iPSC), které mohou generovat různé typy buněk.

Poté jsou přeneseny do kultury, která napodobuje signály a vývojové procesy zapojené do formování nervového systému. Tento krok, nazývaný nervová diferenciace, přesměruje buňky směrem k tomu, aby se staly nervovými kmenovými buňkami.

Během posledního desetiletí se laboratorní prostředí pro tento typ práce postupně přesunulo od tradičních tabletů k mikrofluidním zařízením. Herland říká, že nová platforma představuje zlepšení mikrofluidiky v obou krocích: generování iPSC a diferenciaci nervových kmenových buněk.

S využitím buněk z biopsií lidské kůže vědci zjistili, že mikrofluidní platforma urychlila závazek buněk k neurálnímu osudu v dřívější fázi ve srovnání s buňkami diferencovanými v konvenčních destičkách.

„Zdokumentovali jsme, že uzavřené prostředí mikrofluidní platformy zvyšuje závazek k vytváření nervových kmenových buněk,“ říká Herland.

Detailní pohled na mikrofluidní čip používaný k indukci kmenových buněk. Foto: Královský technologický institut KTH

Jain říká, že mikrofluidní čip se snadno vyrábí pomocí polydimethylsiloxanu (PDMS) a jeho mikroskopická velikost umožňuje významné úspory na činidlech a buněčném materiálu.

Platformu lze snadno upravit tak, aby vyhovovala diferenciaci na jiné typy buněk, dodává. Lze ji automatizovat, čímž vznikne uzavřený systém, který zajišťuje konzistenci a spolehlivost při produkci vysoce homogenních buněčných populací.

Přehled studie zahrnující výrobu zařízení, reprogramování somatických buněk do indukovaných pluripotentních kmenových buněk (iPSC) a neurální indukci iPSC pomocí protokolu duální inhibice SMAD pro generování nervových kmenových buněk.
A) Proces výroby mikrofluidního zařízení s kanály o výšce 0,4 mm a 0,6 mm pro reprogramování somatických buněk (R) a neurální indukci (N). Objemy kanálů a celkový objem jsou uvedeny v tabulce.
B) Přehled procesu reprogramování somatických buněk do iPSC na mikrofluidních zařízeních a destičkách pomocí mRNA transfekce.
C) Přehled procesu neurální indukce iPSC do nervových kmenových buněk na mikrofluidních zařízeních a destičkách pomocí protokolu duální inhibice SMAD.
Zdroj: Advanced Science (2024). DOI: 10.1002/advs.202401859

„Toto je krok k zpřístupnění personalizovaných buněčných terapií pro Alzheimerovu a Parkinsonovu chorobu,“ dodává Jain.

Studie se zúčastnili také vědci z Karolinska Institutet a Lundské univerzity, kteří spolupracovali v konsorciu IndiCell.