Самоорганизующиеся полимеры в культивировании стволовых клеток
|
|
|
Автор cbio.ru
|
03.12.2008 г. |
Самоорганизующиеся полимерные молекулы могут использоваться в качестве субстрата для успешного культивирования стволовых клеток, а также применяться в качестве специального «покрытия» для клеток при трансплантации, предохраняя трансплантированные клетки от реакции иммунной системы реципиента и повышая, таким образом, состоятельность трансплантата.
Исследователи из Института БиоНанотехнологий в Медицине при Северо-западном Университете (Northwestern University’s Institute for BioNanotechnology in Medicine) (США) продемонстрировали, что культуры стволовых клеток могут существовать внутри таких полимерных структур в течение многих недель. Результаты их работы опубликованы в марте 2008 года в журнале Science. Новый метод в будущем может успешно применяться в клеточной терапии и в разработке новых материалов для культивирования стволовых клеток. Исследование возглавил профессор биоинженерии Самуэль Л. Ступп (Samuel I. Stupp).
Несколько
лет назад в лаборатории Ступпа были созданы короткие синтетические
молекулы – амфифильные пептиды (в оригинале - peptide amphiphile (PA)).
Предполагалось использовать эти молекулы в целях восстановительной
(регенеративной) медицины. Начав проект, связанный с восстановлением
после повреждений суставных хрящей, ученые обратили внимание на
полимеры гиалуроновой кислоты (hyaluronic acid (HA)), которые в большом
количестве присутствуют в соединительных тканях организма.
Соединив
два типа молекул в растворе, исследователи с удивлением обнаружили, что
полимеры образуют оформленные структуры – например, полупроницаемые
мембраны. Такая мембрана при необходимости может быть достаточно
плотной, чтобы стать основой трансплантата и быть пришитой к тканям
реципиента.
Гиалуроновая
кислота и амфифильные пептиды организуются в результате возникновения
прочных нековалентных связей. Форма сополимера зависит от метода
смешивания первичных компонентов. Для создания плоской мембраны
достаточно добавить раствор гиалуроновой кислоты в неглубокую плоскую
емкость, содержащую амфифильные пептиды в виде осадка на дне. При
высушивании сополимер становится достаточно прочным и ригидным, как
пластик.
Для
создания мешковидной структуры исследователи использовали тот факт, что
молекулы гиалуроновой кислоты более длинные и тяжелые, чем молекулы
амфифильных пептидов. При постепенном вливании раствора гиалуроновой
кислоты в раствор амфифильных пептидов, содержащийся в глубокой
емкости, легкие молекулы всплывают, обволакивая более тяжелые и образуя
с ними нековалентные связи. В результате получается мешковидная
структура, снаружи которой находятся амфифильные пептиды, а внутри –
полимер гиалуроновой кислоты.
В
такую структуру можно поместить культуру стволовых клеток, которые
сохраняют в ней жизнеспособность многие недели, так как мембрана
проницаема для основных ростовых факторов и цитокинов. Также мембрана,
окружающая клетки, не препятствует их направленной дифференцировке. При
трансплантации мембрана со временем разрушается ферментами, представляя
собой удобную биодеградируемую матрицу для трансплантации клеток.
|
Последнее обновление ( 20.11.2010 г. )
|