Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Новый материал для выращивания стволовых клеток

Ключевые слова:  матрикс, стволовые клетки

Автор(ы): Коллектив авторов

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

02 декабря 2020

По сообщениям Пресс - службы МГУ, исследователи из Института регенеративной медицины Медицинского научно-образовательного центра МГУ разработали новый способ получения каркаса для стволовых клеток, который можно будет имплантировать пациенту для наращивания у него недостающих тканей и даже органов. Каркас создан с помощью мезенхимных стромальных клеток, из которых получаются клетки соединительной ткани костей, хрящей, жира и др. Этот материал лучше созданного классическим методом — из фибробластов. Исследование может оказаться полезным для создания новых технологий регенеративной медицины на основе стволовых клеток. Статья опубликована в журнале Frontiers in Cell and Developmental Biology.

Стволовые клетки — главный инструмент регенеративной, восстановительной медицины. Они незрелы, то есть у них нет «профессии»: клетки почек они, мышц или чего-то еще. При взаимодействии с различными молекулами они способны делиться и превращаться в другие типы клеток. Это свойство позволяет выращивать из них ткани и даже некоторые органы. Но при этом необходим специфический каркас, который сам по себе или уже с готовыми клетками можно будет имплантировать пациенту.

В живых организмах роль такого 3D-каркаса играет внеклеточный матрикс. Он представляет собой сеть, состоящую в основном из белков коллагена и фибронектина. Матрикс заполняет все пространство между клетками и служит им механической опорой. Кроме того, к матриксу прикрепляется множество молекул, с помощью которых клетки согласовывают свою работу и деление. Внеклеточный матрикс можно использовать и как «умный» биоматериал для регенеративной медицины, но пока что нет идеального способа его получения и не установлены молекулярные механизмы, с помощью которых он может регулировать дифференцировку стволовых клеток.

Стволовые клетки отличаются по своей способности к дифференцированию, то есть делению на типы. Одни могут дать начало целому организму, другие — только небольшой группе клеток. У взрослых людей выделяют три их группы: кроветворные, мультипотентные мезенхимальные и тканеспецифичные стволовые клетки. Они отличаются по своему расположению в организме и путями возможной специализации. Потомки первых — клетки крови, вторых — клетки соединительной ткани, третьи отвечают за восстановление погибших клеток в определенных тканях при травмах.

«Любые стволовые клетки в организме находятся в специализированном окружении, так называемой нише стволовых клеток, и внеклеточный матрикс является ее важнейшим структурным и регуляторным компонентом. Известно, что в таких нишах его синтезировать могут, в первую очередь, мезенхимальные стромальные клетки. Мы наработали матрикс с их помощью, удалили из него все клетки и затем проверили, как хорошо на нем приживутся тканеспецифичные мультипотентные стволовые клетки. Оказалось, что они активировались, то есть начали готовиться к делению и стали эффективнее отвечать на сигналы, запускающие их дифференцировку в разных направлениях. Наши результаты оказались заметно лучше, чем в случае с матриксом, наработанным фибробластами», — рассказала Анастасия Ефименко, кандидат медицинских наук, заведующий лабораторией репарации и регенерации тканей Института регенеративной медицины Медицинского научно-образовательного центра МГУ.

Чтобы выяснить механизм этого процесса, авторы изучили изменение сигнальных каскадов клетки, то есть соотношение молекул, передающих информацию «от сигнала к действию» внутри клетки. Для этого они сравнили уровни белков-участников сигнальных каскадов в стволовых клетках до и после выращивания на матриксе.

«Нам удалось выяснить, что при посадке на матрикс происходил переход клеток из состояния покоя в состояние "боеготовности", то есть в готовности к дифференцировке», — уточнила аспирант кафедры биохимии и молекулярной медицины МГУ Екатерина Новоселецкая, первый автор статьи.

При этом центральную роль в активации этих каскадов сыграли специальные рецепторы к внеклеточном матриксу — интегрины, которые передают различные сигналы между клетками. Чтобы это произошло, к интегрину должна прикрепиться молекула, содержащая особую последовательность аминокислот, например, RGD. При этом запускается цепочка реакций, которая ведет к изменению поведения клетки. Интегрины участвуют и в регулировании дифференцировки стволовых клеток. Ученые заблокировали их с помощью специальных RGD-пептидов и химических ингибиторов. Это сделало невозможным их взаимодействие с матриксом и передачу сигнала внутрь клетки. При этом ответ клеток на стимулы дифференцировки сильно замедлился, что подтверждает центральную роль RGD-связывающих интегринов в этих процессах.

Биологи уже давно ищут способы эффективного получения внеклеточного матрикса для поддержки клеток и управления их поведением. Описанный подход позволит избавиться от реакций иммунной системы пациента на трансплантат, точнее на фрагменты чужеродной ДНК. Такая проблема часто возникает при пересадке тканей и органов от доноров — ими могут быть другие люди или животные. Материал при этом очищают, но все равно остается риск. Полученный учеными матрикс был проверен на наличие молекул, которые могли бы вызвать отторжение. Их не обнаружили, но исследований на людях пока не проводили.

Предложенный исследователями подход к получению внеклеточного матрикса с помощью мезенхимных стромальных клеток может оказаться востребованным для создания новых биоматериалов, способных стимулировать регенерацию тканей за счет управления дифференцировкой стволовых клеток человека.

Исследование поддержано грантом Президентской программы Российского научного фонда.

Российским научным фондом в рамках масштабного мультимедийного проекта «Наука в формате 360°» создан виртуальный тур по лаборатории Института регенеративной медицины МНОЦ МГУ.


В статье использованы материалы: Новость на сайте МГУ


Средний балл: 10.0 (голосов 2)

 



Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Углеродные рожки
Углеродные рожки

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ» (Интересные научные события 2020 года от Американского физического общества (APS): Новый век сверхпроводимости. Магические углы в графене. Новые рекорды LIGO и Virgo: сверхмассивные и асимметричные слияния черных дыр. Свет от темной материи в эксперименте Xenon. Чего не хватает для создания квантового интернета? Коперниканский переворот в нейронных сетях. Червякомешалка. Вселенский метроном и предел точности атомных часов. Благородные металлы и графен против токсичных газов. Мультиферроик с ферродолинным упорядочением. Борные сенсоры азотосодержащих загрязнителей.

Наносистемы: физика, химия, математика (2020, Т. 11, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume11/11-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

С Новым годом!
Дорогие друзья и коллеги!
Поздравляем с наступающим 2021 годом!
Желаем всем хорошего настроения и здоровья, удачи во всем и новых достижений!

Спинтроника и iPod
В.В.Уточникова
В 1988 году Альберт Ферт и Петер Грюнберг независимо друг от друга обнаружили, что электросопротивление композитов, составленных из чередующихся слоев магнитного и немагнитного металла может невероятно сильно меняться при приложении магнитного поля. В течение десятилетия это, казалось бы, эзотерическое наблюдение революционным образом изменило электронную промышленность, позволяя накапливать на жестких дисках все возрастающий объем информации.

ДНК правит компьютером
Бидыло Тимофей Иванович
Наиболее вероятно, что главным революционным отличием процессоров будущего станут объемная (3D) архитектура и наноразмер составляющих, что позволит головокружительно увеличить количество элементов. Сегодня кремниевые технологии приближаются к своему технологическому пределу, и ученые ищут адекватную замену кремниевой логике. Клеточные автоматы, спиновые транзисторы, элементы логики на молекулах, транзисторы на нанотрубках, ДНК-вычисления…

Будущее техники отразилось в идеальном нанозеркале
Кушнир Сергей Евгеньевич
Свыше 99,9% падающего излучения отражает новое зеркало, построенное физиками США. А ведь толщина его составляет всего-то 0,23 микрометра. Специалисты говорят, что новинка способна улучшить параметры многих компьютерных устройств, где применяется лазерная оптика.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.