Под руководством профессоров Университета Торонто Молли Шойхет и Дерека ван дер Коя вместе с профессором Синди Морсхед команда заключила стволовые клетки в «гидрогель», который усилил их лечебные способности при трансплантации как в глаз, так и в мозг. Эти результаты являются частью продолжающихся усилий по разработке новых методов лечения повреждений нервов, вызванных болезнью или травмой.Их исследование, проведенное Центром клеточных и биомолекулярных исследований Доннелли при Университете Т., было опубликовано в выпуске Stem Cell Reports, официального научного журнала Международного общества исследований стволовых клеток.Стволовые клетки имеют большие терапевтические перспективы из-за их способности превращаться в клетки любого типа в организме, включая их способность генерировать заменяющие ткани и органы.
Хотя ученые умеют выращивать стволовые клетки в лабораторной посуде, как только эти клетки оказываются сами по себе — трансплантируются в желаемое место в теле, — у них возникают проблемы с процветанием. Новая среда сложна и плохо изучена, а имплантированные стволовые клетки часто умирают или не интегрируются должным образом в окружающую ткань.
Шойхет, биоинженер, недавно получившая премию L’Oreal-UNESCO для женщин в науке, и ее команда несколько лет назад создали гидрогель как своего рода пузырчатую пленку, удерживающую клетки вместе во время транспортировки и доставки в место трансплантации.«Это исследование идет еще дальше, показывая, что гидрогели делают больше, чем просто удерживают вместе стволовые клетки; они напрямую способствуют выживанию и интеграции стволовых клеток.
Это приближает терапию на основе стволовых клеток к реальности», — говорит Шойхет, профессор, чья деятельность охватывает весь мир. Центр Доннелли, Департамент химической инженерии и прикладной химии и Институт биоматериалов Биомедицинская инженерия в Университете Т.Частично восстанавливает зрение
Помимо изучения того, как стволовые клетки получают пользу от жизни в гидрогелях, исследователи также показали, что эти новые клетки могут помочь восстановить функцию, утраченную из-за повреждения или болезни.Одна часть исследования Stem Cell Reports включала в себя инъекцию инкапсулированных в гидрогель фоторецепторов, выращенных из стволовых клеток, в глаза слепых мышей. Фоторецепторы — это светочувствительные клетки, отвечающие за зрение в глазу.
Благодаря увеличению выживаемости клеток и интеграции в стволовые клетки они смогли частично восстановить зрение.«После трансплантации клеток наши измерения показали, что у мышей, ранее не имевших зрительной функции, восстановилось примерно 15% зрачковой реакции. Их глаза начинают улавливать свет и реагировать соответствующим образом», — говорит д-р Брайан Баллиос, эксперт в области биологии стволовых клеток и регенерации. лекарство от дегенеративного заболевания сетчатки, руководивший этой частью исследования.
Инженерное образование Баллиоса стимулировало его интерес к методам лечения глаз, основанным на биоматериалах. Недавно он получил степень доктора медицины и доктора философии под руководством Шойхета и ван дер Коя, и он продолжит свое медицинское образование в качестве офтальмолога, надеясь однажды применить некоторые из своих исследовательских идей в клинике.Восстановление мозга после инсульта
В другой части исследования доктор Майкл Кук, научный сотрудник лабораторий Шойхета и Морсхеда, ввел стволовые клетки в мозг мышей, недавно перенесших инсульт.«После трансплантации через несколько недель мы начали замечать улучшения координации движений мышей», — говорит Кук. Теперь его команда хочет провести аналогичные эксперименты на более крупных животных, таких как крысы, мозг которых больше подходит для поведенческих тестов, чтобы дополнительно изучить, как трансплантация стволовых клеток может помочь излечить травму от инсульта.
Развитие методов лечения на основе стволовых клетокИспользование инженерных технологий, таких как разработка и производство новых биоматериалов, для разработки новых методов лечения на основе стволовых клеток с использованием гидрогелей всегда было в голове у Шойхета.«Я всегда думаю, что в инженерии наша цель существования — продвигать знания в направлении перевода», — говорит Шойхет.
Поскольку гидрогель может повысить выживаемость клеток в двух разных частях нервной системы, в глазу и головном мозге, он потенциально может быть использован при трансплантации на разных участках тела. Еще одно преимущество гидрогеля заключается в том, что после доставки клеток в желаемое место он растворяется и реабсорбируется организмом в течение нескольких недель.
Этот замечательный материал состоит всего из двух компонентов — метилцеллюлозы, которая образует гель и удерживает клетки вместе, и гиалуронана, который поддерживает жизнь клеток.«Благодаря этой физической смеси двух материалов мы получаем лучшее из обоих миров», — говорит Шойхет.