Создан метод получения меченых мезенхимальных стволовых клеток

Исследователи из университета Карнеги-Меллон (Carnegie Mellon University, США) разработали новый метод получения мезенхимальных стволовых клеток (МСК). Новая технология позволяет получить клетки, которые не только обладают свойствами натуральных МСК, но и несут метку в виде наночастицы оксида железа – ферумокситола (Ferumoxytol), что позволит отслеживать их in vivo с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ) в ходе доклинических и клинических испытаний. Результаты опубликованы 18 мая 2016 года в Scientific Reports.

Стволовые клетки (СК) обладают способностью дифференцироваться во множество различных типов клеток, что открывает огромные перспективы для лечения ряда заболеваний и травм. Аутологичные стволовые клетки, полученные от самого пациента, представляют особый интерес в связи с отсутствием реакции отторжения. Данные клетки обычно получают из костного мозга, который содержит два типа СК – гемопоэтические и мезенхимальные.

Гемопоэтические стволовые клетки могут быть использованы для создания различных типов клеток крови и используются для лечения лейкемии и множественной миеломы.

Из мезенхимальных стволовых клеток получают костную, хрящевую и жировую ткани, их применяют для лечения переломов, регенерации тканей сердца, лечения воспалительных и аутоиммунных заболеваний.

В более чем 360 проведённых клинических исследованиях с использованием МСК были получены спорные результаты. Часть пациентов положительно реагировала на лечение стволовыми клетками, другая же — положительных изменений не проявляла.

Для того, чтобы понять причину вариабельности результатов, исследователи должны иметь возможность отслеживать миграцию стволовых клеток после трансплантации, чтобы убедиться, что они достигают необходимого места назначения. С этой целью учёные могли бы использовать суперпарамагниты оксида железа (superparamagnetic iron-oxide, SPIO) в качестве маркера стволовых клеток для дальнейших исследований с помощью МРТ.

Ферумокситол – единственные из наночастиц SPIO, применение которых одобрено Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (Food and Drug Administration, FDA, США). Учёным до настоящего времени не удавалось метить МСК с помощью ферумокситола в культуре клеток без агента трансфекции.

Однако использование агентов для трансфекции является нежелательным, так как они могут изменить биологию клеток и их развитие. Также у исследователей возникли трудности при культивировании большого количества клеток, необходимого для клинической дозы.

Кроме того, использование современных методов приводит к получению клеток различного размера с различной функциональностью. Получение более мелких и округлых клеток предпочтительнее, поскольку они демонстрируют более высокую способность к пролиферации и дифференцировке.

Для решения данных проблем группа учёных во главе с доктором биологических наук Чиенем Хо (Chien Ho) воспользовалась естественной способностью клеток к поглощению и усваиванию ферумокситола in vivo. Команда Хо разработала метод «био-мимикрии», чтобы создать среду в чашке Петри, подобную среде в организме, окружающей клетки.

Исследователи начали эксперимент с извлечения клеток костного мозга, выделения мезенхимальных стволовых клеток и наращивания их количества в лабораторных условиях. Они разработали новый метод культивирования МСК путём введения других клеток костного мозга, имитируя клеточное окружение в естественных условиях.

Полученные мезенхимальные стволовые клетки сохраняют оптимальный размер и функциональные особенности, а также способны поглощать и усваивать ферумокситол для отслеживания.

Новая методика позволит получить мультипотентные МСК со свойствами натуральных клеток для применения в клеточной терапии и регенеративной медицине.