Учёные предлагают выращивать стволовые клетки в виде «строительных блоков»

Команда исследователей из Университета Цингуа (Tsingua University, Китай) и Университета им. Дрекселя в Филадельфии (Drexel University, США) изобрели новую технологию, позволяющую создавать трёхмерные «строительные блоки» из эмбриональных стволовых клеток. Открытие может применяться для выращивания мини-органов, тестирования лекарственных препаратов, в изучении регенерации тканей и для прочих биологических исследований. Результаты работы опубликованы 4 ноября 2015г. в Biofabrication.

В естественных условиях эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) имеют тенденцию группироваться в сферические эмбриоиды, называемые также эмбриональными тельцами – скопления плюрипотентных клеток, которые способны дифференцироваться в любой тип клеток организма человека.

Исследователи отмечают, что данный процесс имитирует ранние этапы формирования эмбриона, а сферические эмбриональные тельца предпочтительнее для исследований, чем слой клеток, выращенный в одной плоскости на чашке Петри.

Поскольку пространственное положение ЭСК в трёхмерных структурах может оказывать влияние на их дифференциацию и последующую функциональность, ученые считают, что создание эмбриональных телец в лабораторных условиях требует постоянного контроля как процесса группирования ЭСК, так и размера формируемого эмбриоида. Созданный исследователями новый метод 3D-печати позволит создавать «строительные блоки» из стволовых клеток с высокой точностью.

«Очень волнующе осознавать, что мы можем контролировать рост эмбриональных телец таким методом. Выращенные эмбриоиды были однородны и идентичны, они идеально подходили для дальнейшего создания тканей», — говорит ведущий автор работы Вей Сан (Wei Sun).

Исследователи поместили ЭСК в гидрогель и с помощью данной смеси напечатали небольшую ячеистую структуру размером 1х8 мм. Культивируя данную конструкцию, учёные обнаружили, что клетки формируют сферические эмбриональные тельца, не выходя за границы своей ячейки. Это говорит о том, что клетки делятся не хаотично слипаясь, а постоянно оставаясь на одном месте. В результате образуются идентичные клеточные сферы.

В процессе распыления при 3D-печати стволовые клетки могут травмироваться, однако исследователи с удовлетворением отметили, что после создания ячеистого каркаса из гидрогеля 90% ЭСК выжило и не утратило способности к самообновлению.

Клетки росли даже быстрее, чем при культивировании на плоской поверхности, и через семь дней они все еще сохраняли функциональность. Также на их плюрипотентность не оказали влияния стрессовые условия 3D-печати.

Команда учёных надеется, что их методика получения «строительных блоков» будет полезна для других исследований.

«В долгосрочной перспективе мы планируем контролируемо создавать гетерогенные эмбриональные тельца. Это означает, что различные типы клеток будут развиваться вместе, и это открывает путь для выращивания микро-органов с нуля», — говорит Сан.