Версия для слабовидящих
Инженерный 3D костный мозг производит функциональные тромбоциты Печать Email
Новости об инновациях
24.02.2015

Группа исследователей из Школы инженерии Университета Тафтса (Tufts University School of Engineering) и Университета Павии (University of Pavia) сообщила о разработке первой трехмерной тканевой системы, воспроизводящей сложную структуру и физиологию человеческого костного мозга и успешно производящей функциональные человеческие тромбоциты. Используя биоматрикс из пористого шелка, новая система способна продуцировать тромбоциты для будущего клинического применения, а также представляет собой лабораторную тканевую систему для изучения связанных с тромбоцитами заболеваний.

1_479.jpg В новой тканевой системе продуцирующие тромбоциты клетки,
известные как мегакариоциты (синие), образуют нитевидные
протромбоциты (зеленые), которые затем трансформируются
в зрелые тромбоциты. (Фото: Tufts University)

«Существует много болезней, при которых нарушены либо образование тромбоцитов, либо их функция», – говорит Алессандра Бальдуини (Alessandra Balduini), MD, один из авторов статьи о новой разработке, опубликованной в онлайн издании журнала Blood. «Новые представления об образовании тромбоцитов будет иметь большое значение для пациентов и здравоохранения. В этой тканевой системе мы можем выращивать взятые у пациентов мегакариоциты – клетки костного мозга, образующие тромбоциты, – а также эндотелиальные клетки, которые также находятся в костном мозге и стимулируют образование тромбоцитов, разрабатывать индивидуальные схемы назначения препаратов пациентам».

Кроме того, предоставляя более точную и менее дорогостоящую альтернативу животным моделям, новая система может стать in vitro лабораторной тканевой системой для изучения механизмов развития заболеваний крови и прогнозирования эффективности новых препаратов.

«Потребность в продуцирующей тромбоциты системе для лечения пациентов с соответствующими заболеваниями значительна. Наша персонализированная система может помочь в формировании новых взглядов и в разработке новых клинических методов», – говорит другой автор статьи Дэвид Каплан (David Kaplan), PhD. «В дальнейшем тромбоциты можно будет производить по требованию, избегая осложнений, связанных с их хранением, в больших количествах и лучшего качества с точки зрения их морфологии и функции».

Тромбоциты могут как спасать жизнь, так и угрожать ей. Эти клетки не дают нам умереть от потери крови при травмах и ранениях, заставляя нашу кровь образовывать тромбы, но при инфаркте, инсульте, воспалении и раке они играют отрицательную роль. Находящаяся в губчатом веществе костей микросреда костного мозга и ее «ниши» поддерживают образование тромбоцитов и других клеток крови. Зрелые кровяные клетки поступают из костного мозга в кровоток, проходя по кровеносным сосудам, содержащим эндотелиальные клетки, и через компоненты внеклеточного матрикса, важные для образования здоровых клеток крови.

В успешной имитации этой микросреды важнейшую роль сыграли особые свойства протеинов шелка, объясняет доктор Каплан, один из ведущих специалистов по шелку и другим новым биоматериалам, чьи лаборатория создала основанные на шелке биоинженерные модели для головного мозга и других тканей.

«Белок шелка обладает уникальной молекулярной структурой, которая позволяет моделировать его в широкий спектр форм с разной жесткостью, а эти характеристики, как уже показано, влияют на образование и выброс тромбоцитов. Кроме того, шелк биосовместим и обладает способностью стабилизировать биологически активные агенты при нормальной температуре. Поэтому мы можем «функционализировать» его, добавляя такие агенты», – продолжает д-р Каплан.

Важно отметить, что шелк не активирует тромбоциты, а это означает, что он не вызывает тромбообразования, позволяя, тем самым, накапливать функциональные тромбоциты из биореактора.

Новая система представляет собой спряденные из шелка микротрубочки, коллаген и фибронектин, окруженные пористой шелковой губкой. Мегакариоциты – некоторые из них взяты у пациентов – высеваются в инженерную микрососудистую сеть. Исследователям удалось увеличить производство тромбоцитов в биореакторе путем внедрения в шелк активных эндотелиальных клеток и связанных с эндотелием молекулярных белков, способствующих образованию тромбоцитов.

Лабораторные тесты показали, что тромбоциты, образовавшиеся в этой тканевой системе и извлеченные из нее, способны к агрегации и образованию тромбов. Хотя количество тромбоцитов, полученных из одного мегакариоцита, ниже, чем в организме, по сравнению с предыдущими моделями эта система представляет собой значительный шаг вперед, считают исследователи.

В дополнение к изучению процессов, регулирующих образование тромбоцитов, и связанных с этими клетками заболеваний, получаемые в биореакторе тромбоциты могут быть использованы в качестве источника факторов роста для заживления ран в регенеративной медицине, включая язвы и ожоги, и стимулирования регенерации костной ткани в стоматологии и челюстно-лицевой пластической хирургии.

Новая система разрабатывалась в Италии и США, и это исследование является результатом продолжающегося сотрудничества ученых двух стран. Шесть лет назад доктор Бальдуини приехала в Университет Тафтса, чтобы обсудить свое исследование по клеткам крови и факторам подложки, важным для контроля над их функциями.

«Во время нашего обсуждения мы поняли, что потенциально между ее знаниями о клетках крови и заболеваниях и нашей работой по 3D тканево-инженерным системам много общего, в том числе текущая работа по шелковым тубулярным системам для кровеносных сосудов», – рассказывает доктор Каплан. «Это привело к совместным исследованиям, первой модели и сегодняшней системе, которая не только дает больше тромбоцитов, но и является более масштабируемой».

Оригинальная статья

Programmable 3D silk bone marrow niche for platelet generation ex vivo and modeling of megakaryopoiesis pathologies

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2015/inzhenernyi-3d-kostnyi-mozg-proizvodit-funktsionalnye-trombotsity

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта