211service.com
Mini cilmes šūnu laboratorijas
Cilmes šūnu terapijas bieži tiek uzskatītas par audu inženierijas un reģeneratīvās medicīnas nākotni. Taču viens no izaicinājumiem šādu terapiju izstrādei ir radīt vidi, kurā var augt cilmes šūnas. Papildu šķērslis ir transportlīdzekļa projektēšana, lai nogādātu cilmes šūnas līdz mērķim, ķermeņa imūnsistēmai tās nenosakot. Tagad Ziemeļrietumu universitātes zinātnieki ir izveidojuši miniatūru laboratoriju niecīga, želejveida maisiņa formā. Viņi veiksmīgi audzēja cilmes šūnas maisiņā, piegādājot šūnām olbaltumvielas un barības vielas caur maisiņa membrānu. Pētnieki saka, ka maisiņš var darboties kā cilmes šūnu un citu zāļu piegādes sistēma, aizsargājot tās, līdz tās sasniedz mērķi. Semjuels Stups , vadošais pētnieks un materiālu zinātnes un inženierzinātņu, ķīmijas un medicīnas zinātņu padomes profesors Northwestern, saka, ka atklājumam var būt daudzsološi pielietojumi šūnu terapijā un reģeneratīvajā medicīnā.
Mini laboratorija: Šis mazais maisiņš, kas izgatavots no polimēru un molekulāro šķīdumu kombinācijas, var uzreiz iekapsulēt cilmes šūnas. Maisiņu var izmantot kā miniatūru laboratoriju, kurā var augt cilmes šūnas, vai kā dažādu medikamentu piegādes līdzekli, pasargājot tās no organisma imūnās atbildes reakcijas, līdz maisiņš sasniedz savu mērķi.
Jūs varētu pārstādīt šos maisiņus pacienta iekšienē, saka Stups. Un maisiņā šūnas būtu aizsargātas, līdz tās vairāk nostiprināsies orgānā vai audos. Tad maisam jāspēj bioloģiski noārdīties.
Komanda izstrādāja maisiņu pēc mēnešiem ilgas dažādu molekulāro šķīdumu sajaukšanas.
Sajaucot šķīdumus, dažkārt radās duļķains šķīdums vai nogulsnes, taču nekas, mūsuprāt, nebija interesants, saka Stups. Un kādā labā dienā manā kabinetā ienāca postdoks ar maisiņu, un es zināju, ka mums ir kaut kas labs. Un tad mēs pavadījām vairāk nekā gadu, mēģinot saprast, kas noticis.
Multivide
Skatiet, kā tiek izgatavoti un šūti maisiņi.
Pētnieki izstrādāja maisiņu no divu molekulu kombinācijas: peptīda amfofila (PA), sintētiskas molekulas, ko Stupp laboratorija izstrādāja pirms septiņiem gadiem, un hialuronskābi (HA), molekulu, kas atrodama locītavās un skrimšļos. Komanda vispirms ielēja PA šķīdumu lielā flakonā, pēc tam pievienoja HA šķīdumu. Gandrīz acumirklī abi šķidrumi saskares vietā sāka sacietēt.
Kad Stups aplūkoja mijiedarbību tuvāk, viņš atklāja, ka vieglākas PA molekulas ieskauj HA molekulas, noslēdzot tās, veidojot vienu maisiņu vai maisiņu. Interesanti, ka maisiņš turpināja augt arī pēc tā veidošanās, izplešoties un veidojot biezāku membrānu, jo ilgāk tas palika šķīdumā. Pētnieki apturēja tā augšanu, vienkārši izņemot maisiņu no flakona ar pinceti.
Bet kāpēc tieši šīs molekulas tik spēcīgi mijiedarbojas? Stupp skaidro, ka PA molekulas ir īpaši sagatavotas, lai veidotu cietas struktūras. Šķidrā šķīdumā PA molekulām ir vienmērīgs pozitīvs lādiņš, kas būtībā atgrūž viena otru un paliek šķidrā veidā. Tomēr, tiklīdz tas nonāk saskarē ar negatīvi lādētu šķīdumu, piemēram, HA, PA molekulas tik daudz neatgrūž, un tās automātiski sāk veidot nanomēroga šķiedras.
Šī ir ļoti spēcīga reakcija, saka Stups. Šīs molekulas vēlas kristalizēties, un, ieraugot hialuronskābi, tās šķidrumu saskares plaknē auž audumu no šķiedrām.
Turklāt pēc maisa veidošanās tas rada milzīgu elektriskā lādiņa nelīdzsvarotību, kas darbojas, lai izsūknētu jebkuru pievienoto HA caur maisiņa membrānu. Šī sūknēšanas darbība nogādā vairāk HA molekulu saskarē ar PA molekulām, un rezultātā komanda atklāja, ka maisiņš šķīdumā turpināja augt līdz četrām dienām. Stups saka, ka komanda var pielāgot maisiņa izmēru un biezumu, vienkārši atstājot to šķīdumā uz dažādu laiku.
Otrajā eksperimentu kārtā komanda apvienoja cilmes šūnas ar HA šķīdumu, pēc tam maisījumu ielej flakonā ar PA molekulām. Šoreiz PA molekulas iekapsulēja gan HA molekulas, gan cilmes šūnas. Pētnieki pievienoja šķīdumam specifiskus proteīnus un atklāja, ka tie iekļuva maisiņa membrānā, neskatoties uz tā biezumu. Šīs olbaltumvielas stimulēja cilmes šūnas diferencēties skrimšļos, efektīvi izveidojot miniatūru cilmes šūnu laboratoriju maisiņā.
Stups saka, ka šādi maisiņi var nodrošināt drošu, slēgtu vidi, kurā audzēt cilmes šūnas pirms to pārstādīšanas organismā. Turklāt, lai gan olbaltumvielas varēja šķērsot maisiņa membrānu, Stups saka, ka imūnās šūnas būtu pārāk lielas, lai iekļūtu, tādējādi novēršot maisiņa un tā satura iznīcināšanu, pirms tās var iedarboties uz savu mērķi.
Stups saka, ka kā piegādes līdzekli maisiņus var izaudzēt pietiekami mazus, lai tie pārvietotos pa asinsriti, vai pietiekami izturīgus, lai tos piešūtu uz mērķa audiem vai orgāniem.
Nākamajā gadā komanda plāno šajos maisos audzēt citas šūnas un pētīt audzēju augšanu, piemēram, reaģējot uz konkrētām zālēm vai molekulām.
Var būt arī dažādu šūnu kolonijas dažādos maisiņos kopā — maisiņu avenes — un jūs varat tās pakļaut vairākiem signāliem, saka Stups. Kas varētu būt vērtīgs šūnu bioloģijā, pētot signālus starp šūnām trīsdimensiju vidē.
Džeimss Beikers , Mičiganas Medicīnas un bioloģijas zinātņu nanotehnoloģiju institūta direktors, saka, ka komandas atklājumam var būt nozīmīga ietekme uz audu inženieriju. Galvenā priekšrocība ir spēja potenciāli organizēt šūnas unikālās struktūrās, viņš saka. Tas piedāvā iespēju attīstīt specializētas audu struktūras… ļoti iespaidīgs sasniegums.