Neues Gerät verbessert Stammzellenbildung für Alzheimer-Therapie
Zuletzt überprüft: 14.06.2024
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Forscher in Schweden sagen, sie hätten eine Technik zur Umwandlung normaler Hautzellen in neurale Stammzellen perfektioniert, was ihrer Meinung nach erschwinglichen personalisierten Zelltherapien zur Behandlung von Alzheimer und Parkinson näherkommt.
Mithilfe eines speziell entwickelten mikrofluidischen Geräts hat das Forschungsteam einen beispiellosen und beschleunigten Ansatz entwickelt, um menschliche Hautzellen in induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs) umzuprogrammieren und sie dann zu neuralen Stammzellen zu entwickeln.
Der Erstautor der Studie, Saumey Jain, sagt, die Plattform könne die Kosten von Zelltherapie, indem die Zellen leichter kompatibel und vom Körper des Patienten akzeptiert werden. Die Studie wurde in Advanced Science von Wissenschaftlern des Royal Institute of Technology KTH veröffentlicht.
Anna Herland, leitende Autorin der Studie, sagte, die Studie habe den ersten Einsatz von Mikrofluidik demonstriert, um iPSCs zu neuronalen Stammzellen zu führen.
Neuronale Stammzellen, die mithilfe einer mikrofluidischen Plattform differenziert wurden. Foto: KTH Royal Institute of Technology
Die Umwandlung gewöhnlicher Zellen in neuronale Stammzellen ist eigentlich ein zweistufiger Prozess. Zellen werden zunächst biochemischen Signalen ausgesetzt, die sie zu pluripotenten Stammzellen (iPSCs) machen, die verschiedene Zelltypen erzeugen können.
Sie werden dann in eine Kultur übertragen, die die Signale und Entwicklungsprozesse nachahmt, die an der Bildung des Nervensystems beteiligt sind. Dieses Stadium, das als neurale Differenzierung bezeichnet wird, leitet die Zellen in Richtung des neuralen Stammzellpfads um.
In den letzten zehn Jahren haben sich die Laborumgebungen für derartige Arbeiten schrittweise von traditionellen Platten zu mikrofluidischen Geräten verlagert. Herland sagt, dass die neue Plattform eine Verbesserung der Mikrofluidik für beide Schritte darstellt: iPSC-Generierung und neurale Stammzelldifferenzierung.
Mithilfe von Zellen aus menschlichen Hautbiopsien fanden die Forscher heraus, dass die mikrofluidische Plattform es Zellen ermöglichte, sich in einem früheren Stadium einem neuralen Schicksal zuzuwenden als die Zellen, die in herkömmlichen Platten differenziert wurden.
„Wir dokumentieren, dass die begrenzte Umgebung der mikrofluidischen Plattform die Bereitschaft zur Generierung neuraler Stammzellen erhöht“, sagt Herland.
Die genaueste Ansicht eines mikrofluidischen Chips, der zur Stammzellinduktion verwendet wird. Foto: KTH Royal Institute of Technology
Jain sagt, der Mikrofluidchip könne leicht mit Polydimethylsiloxan (PDMS) hergestellt werden und seine mikroskopische Größe biete erhebliche Einsparungen bei Reagenzien und Zellmaterial.
Die Plattform könne leicht modifiziert werden, um sich an die Differenzierung in andere Zelltypen anzupassen, fügt er hinzu. Sie könne automatisiert werden und biete ein geschlossenes System, das Konsistenz und Zuverlässigkeit bei der Produktion hocheinheitlicher Zellpopulationen gewährleistet.
Überblick über die Forschung, einschließlich Geräteherstellung, Umprogrammierung somatischer Zellen in induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs) und neuronale Induktion von iPSCs unter Verwendung des dualen SMAD-Hemmprotokolls zur Erzeugung neuronaler Stammzellen.
a) Herstellungsprozess eines mikrofluidischen Geräts mit 0,4 und 0,6 mm hohen Kanälen für die Reprogrammierung somatischer Zellen (R) bzw. Die neuronale Induktion (N). Kanalvolumen und Gesamtvolumen sind in der Tabelle angegeben.
b) Übersicht über den Prozess der Reprogrammierung somatischer Zellen in iPSCs auf mikrofluidischen Geräten und Platten mittels mRNA-Transfektion.
c) Übersicht über den Prozess der neuronalen Induktion von iPSCs in neuronale Stammzellen auf mikrofluidischen Geräten und Platten mittels des SMAD-Doppelhemmungsprotokolls.
Quelle: Advanced Science (2024). DOI: 10.1002/advs.202401859
„Dies ist ein Schritt in Richtung der Erschließung personalisierter Zelltherapien für Alzheimer und Parkinson“, fügt Jain hinzu.
An der Studie nahmen auch Wissenschaftler des Karolinska Institutet und der Universität Lund teil, die im IndiCell-Konsortium zusammenarbeiten.