Naujas būdas gaminti ląsteles, kurios išskiria ir tiekia terapiją tam tikroms kūno dalims, žengė didelį žingsnį link vieną dieną atstatyti sąnarius ir pažeidimus po širdies priepuolių, užkirsti kelią transplantato atmetimui ir gydyti šiuo metu negydomas plaučių ligas.
Ląstelės, vadinamos mezenchiminėmis stromos ląstelėmis, gali diferencijuotis, kaip ir kamieninės ląstelės, tapti kremzlių, kaulų, riebalų ir daugelio organų jungiamojo audinio ląstelėmis. Jie taip pat gali būti priversti išskirti mRNR vaistus, kuriuos natūraliai gamina ląstelės, kad paskatintų taisymą, o vėliau tą naudingąją apkrovą pristatytų į reikalingas sritis, naudojant šlifavimo mechanizmą, panašų į imunines ląsteles.
Nors tokios ląstelių terapijos žada pakeisti daugelio ligų gydymą, moksliniai tyrimai susiduria su technologijų kliūtimis. Mokslininkai iki galo nesuprato ląstelių savybių, kurių reikia norint saugiai ir veiksmingai gydyti būklę, o sukurti metodą, kaip patikimai padidinti ląstelių skaičių gamybos metu, buvo sudėtinga.
Dabar paskelbtas tyrimas Transliacinės medicinos žurnalas aprašoma sistema, sukurta ir išbandyta Kornelyje ir Masačusetso technologijos institute, kuri sprendžia šiuos iššūkius.
„Mes nežinojome, kaip padidinti ląstelių skaičių netyčia nepakeitus ląstelių atributų, o tada turime suprasti, kokie tie požymiai pirmiausia turėtų būti“, – sakė Krystynas Van Vlietas, tyrimų ir tyrimų viceprezidentas. inovacijų ir medžiagų mokslo profesorius Meinig biomedicinos inžinerijos mokykloje Kornelio inžinerijoje ir vyresnysis šio straipsnio autorius.
„Abi šios problemos yra susijusios; reikia išmatuoti tai, kas svarbu, o tada reikia išlaikyti tą matavimą, kol bandote padidinti ląsteles iki tinkamos dozės“, – sakė ji.
Tyrėjai, įskaitant pirmąjį šio straipsnio autorių Brandoną Krupczaką, Van Vliet laboratorijos doktorantą, sukūrė „mikronešiklio-mikrobioreaktoriaus“ platformą, kuri leido jiems valdyti daugybę kintamųjų – ląstelių signalizacijos charakteristikas, pH, temperatūrą, dujas – ir sukurti pastovų aukštą kokybiška aplinka ląstelėms. Ankstyvieji rezultatai rodo, kad šis metodas gali paskatinti tas ląsteles gaminti daugiau terapinių baltymų ligoms gydyti.
„Manome, kad šis mikronešiklio-mikrobioreaktoriaus metodas atlieka daug geresnį darbą nei įprastas aukso standartas, išlaikant labai griežtą kontrolę ir reguliavimo sąlygas gamybos proceso metu”, – sakė Krupczak.
Tyrimo metu mokslininkai sukūrė mikronešiklį – pagalbinę struktūrą, pagamintą iš tirpstančios želatinos, kuri leidžia mezenchiminėms stromos ląstelėms prisitvirtinti ir augti. Jie buvo patalpinti į įmonės pagamintą mikrobioreaktorių, kuriame yra mililitro dydžio konteineriai kultūrai, kuriuos mokslininkai turėjo pakeisti savo tikslams. Visas ląstelių auginimo aparatas yra išmaniojo telefono dydžio.
Pats tyrimas yra principo įrodymas, kaip sukurti mezenchimines stromos ląsteles, kurios galėtų gydyti ūminį kvėpavimo distreso sindromą – sutrikimą, sukeliantį uždegimą plaučiuose ir kuris yra pagrindinė mirties nuo COVID priežastis.
Naudodama mikronešiklio-mikrobioreaktoriaus platformą, komanda atitinkamai išaugino trijų skirtingų donorų stromos ląsteles, o po to tris kartus pakartojo eksperimentą su to paties donoro ląstelėmis. Jie ėmėsi kelių veiksmų, kad įsitikintų, jog jų duomenys yra teisėti ir pakartojami iš vieno donoro kitam ir vienam donorui. Jie palygino savo rezultatus su šiuo metu naudojamu kolbų metodu, naudojant audinių kultūros polistireno kolbas su auginimo terpe ląstelėms auginti, o tai buvo eksperimentinė kontrolė.
Kalbant apie kontekstą, Kupczak sakė, kad kai eksperimentinės būklės ląstelių genų ekspresija yra nuo trijų iki penkių kartų didesnė nei kontrolinė, rezultatai paprastai laikomi sėkmingais.
„Kai kuriais atvejais šio dokumento rezultatai buvo iki 400 kartų didesni mūsų eksperimentinėje būsenoje, palyginti su kolbos kontrole, o tai rodo, kad mūsų eksperimentinėje būsenoje plūduriuoja 400 kartų daugiau gydomųjų dalelių nei kolbos kontrolėje“, – sakė jis.
Padarę aplinką nuoseklesnę per mikronešiklio-mikrobioreaktoriaus procesą ir išmatavę tuos kintamuosius, jie nustatė, kad šis metodas užtikrina aukštos kokybės kontrolę ir paskatino ląsteles pradėti gaminti daugiau baltymų, susijusių su ūminio kvėpavimo distreso sindromo gydymu, nors jie to nepadarė. neišbandykite jų poveikio pelėms ar žmonėms.
Tyrimas atveria kelią naudoti naują gamybos procesą ir kokybės kontrolę, kad ląstelių terapijos gamyba būtų dar labiau pritaikyta klinikoje, teigė autoriai.
Camille Farruggio, MIT medžiagų mokslininkė, yra bendraautorė.