Создан искусственный костный мозг для получения стволовых клеток

Искусственный костный мозг, который можно использовать для получения гемопоэтических стволовых клеток (ГСК), в настоящее время разработан исследователями из Технологического института в Карлсруэ (ТИК), Института Макса Планка по интеллектуальным системам в Штутгарте и Университета Тюбингена.

Учёные воссоздали все функциональные свойства костного мозга, который можно использовать для воспроизведения гемопоэтических стволовых клеток и лечения лейкемии. Данные исследования опубликованы в журнале Biomaterials.

Клетки крови, например, эритроциты или иммунные клетки, постоянно обновляются за счёт ГСК, расположенных в специализированных нишах костного мозга. Для лечения лейкоза и других заболеваний крови поражённые клетки пациентов заменяют достаточным количеством гемопоэтических стволовых клеток здоровых подходящих доноров.

Тем не менее, не каждый больной может получить достаточное количество клеток или найти совместимого донора. Эта проблема может быть решена за счёт искусственного выращивания ГСК, что было невозможно до сегодняшнего дня, так как клетки сохраняют свои «стволовые» качества лишь в естественной среде, то есть в нише костного мозга. За пределами своей ниши свойства изменяются, поэтому необходимо создать такие условия, которые будут максимально приближенными к естественной среде.

Ниши стволовых клеток располагаются в костях и представляют собой микроскопическую сложную пористую структуру, напоминающую губку, где расположены не только ГСК, но и другие различные типы клеток, помогающие созревать стволовым клеткам, обмениваясь с ними сигнальными молекулами. Кроме того, пространство между клетками заполнено специфическим матриксом, обеспечивающим стабильность и фиксацию клеток в определённом положении. Ниши стволовых клеток обеспечиваются питательными веществами и кислородом.

Исследовательская группа молодых немецких учёных, изучающая взаимодействия стволовых клеток под руководством доктора Корнелии Ли-Тедик (Cornelia Lee-Thedieck) в лаборатории искусственно создали основные свойства костного мозга. С помощью гидрогеля (материала, похожего на тот, из которого изготовляют контактные линзы) они создали пористую структуру, сходную по строению с нишами, где формируются ГСК и дополнили её белковыми строительными блоками, подобными тем, что находятся в матриксе костного мозга для закрепления клеток. Кроме того, исследователи внедрили в структуру различные типы клеток, характерные для костного мозга для необходимых обменов сигналами.

Затем учёные ввели в полученную структуру гемопоэтические стволовые клетки, выделенные из пуповинной крови и культивировали их несколько дней. Различные анализы показали, что стволовые клетки действительно размножаются в новом окружении. Более того — по сравнению с другими стандартными методами культивирования, в искусственном костном мозге большее количество клеток сохраняет свои специфические свойства.

Полученный в лаборатории искусственный костный мозг, обладающий основными свойствами настоящего, теперь можно использовать для подробного изучения в лаборатории взаимодействия стволовых клеток с различными факторами. Это поможет определить, какими факторами можно взаимодействовать на поведение и свойства ГСК. Полученные данные могут помочь в создании искусственной ниши для специфического получения гемопоэтических стволовых клеток и лечения с их помощью лейкозов в ближайшие 10-15 лет.