Ученые упростили получение человеческих стволовых клеток мозга

Ученые упростили получение человеческих стволовых клеток мозга

Американские ученые разработали простой, быстрый и надежный метод получения человеческих индуцированных нервных стволовых клеток (hiNSC). Отчет о работе опубликован в журнале Stem Cell Reports.

 

Человеческие нейроны необходимы для проведения множества нейробиологических и доклинических исследований. По понятным причинам добыть нервные клетки непосредственно из мозга невозможно (за исключением абортивного или трупного материала, однако это вызывает много этических вопросов, и такие клетки плохо культивируются на питательной среде). Поэтому в большинстве случаев ученые либо пользуются иммортализированными (бессмертными) клеточными линиями, подходящими далеко не для всех целей, либо получают нейроны из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC). Последний метод также имеет ряд недостатков: он занимает много времени, требует множества сложных в выполнении промежуточных стадий и приводит к неоднородной дифференцировке итоговых нейронов.

 

Чтобы преодолеть эти сложности, сотрудники Университета Тафтса использовали прямое перепрограммирование фибробластов кожи и стволовых клеток жировой ткани в hiNSC. Для этого они с помощью обезвреженного вируса ввели в клетки гены нескольких факторов транскрипции, управляющих дифференцировкой клеток (OCT4, KLF4, SOX2 и c-MYC). Причем работа этих генов происходила без встраивания в геном, что дало возможность впоследствии удалить посторонний генетический материал. После этого клетки поместили на среду с питающим слоем мышиных эмбриональных фибробластов и получили растущие колонии hiNSC.

 

После этого колонии превратили в суспензию из отдельных клеток и поместили их на питательную среду. Уже на четвертый день клетки начали спонтанно дифференцироваться в зрелые нейроны (на поверхности которых появились характерные биомаркеры и белки, необходимые для формирования синапсов) и глиальные клетки (вспомогательные клетки нервной ткани). Причем соотношением типов клеток можно было управлять, меняя состав питательной среды. Кроме того, полученные клеточные линии hiNSC хорошо выдерживали множественные пересевы на питательных средах и хранились в замороженном виде.

После восьминедельной инкубации на специальных средах полученные из hiNSC нейроны демонстрировали все признаки зрелости: поддерживали мембранный потенциал от −50 до −70 милливольт, генерировали спонтанные и вызванные потенциалы действия и реагировали на добавление фармпрепаратов, в частности ингибиторов и стимуляторов тормозных ГАМК-рецепторов.

В следующем эксперименте ученые ввели hiNSC в нервную трубку куриных эмбрионов. В зависимости от непосредственного окружения клетки дифференцировались в разные типы нейронов и встроились как в центральную нервную систему, так и в периферическую нервную ткань формирующейся конечности, не теряя своей формы и функции в присутствие клеток других тканей.

В заключение исследователи поместили hiNSC в разработанную ими модель мозга, которая была сделана из покрытого ламинином шелкового каркаса и коллагенового геля. Через три недели у дифференцированных нейронов появились длинные отростки и наблюдалась активная электрическая деятельность, что свидетельствует об их функциональности.

Исследователи отмечают, что их методика позволяет стабильно и быстро получать hiNSC для широкого круга лабораторных экспериментов, однако в текущем виде не готова к клиническому применению, поскольку требует использования животных материалов. Ученые продолжают совершенствовать разработанную технологию и планируют модифицировать ее для моделирования различных заболеваний мозга.

«Быстрая дифференцировка клеток ускоряет проведение исследований. Другие модели мозга, находящиеся в стадии разработки, часто требуют месяцев для формирования аналога нервной ткани. При использовании нашего матрикса клетки уже через несколько недель формируют нейронные сети», — отметила первый автор работы Дана Кэирнс (Dana Cairns).

В последнее время нейробиологи достигли немалых успехов в манипуляциях с нервными клетками. Так, например, они научились управлять нервными клетками с помощью радиоволн, «сваривать» их лазером, создавать искусственные нейронные ансамбли памяти и печатать аналог мозговой ткани на 3D-принтере.

N+1

Похожие новости:
Ученые создали сетчатку глаза из стволовых клеток
Медиками из Университета Калифорнии (Ирвин, США) разработана восьмислойная полнофункциональная сетчатка. Она целиком состоит из стволовых клеток человека. Ученые также сообщают, что созданная ими сетчатка является 1-м полностью завершённым трехмерным живым органом человека. Он создан в лабораторных условиях. Сетчатки ..
2012-06-14 2251 0 Технология
3
Японские ученые вырастили функциональные ткани печени
Ученые в Японии вырастили функциональную ткань человеческой печени из стволовых клеток. Новая технология позволит решить проблему нехватки донорских тканей для трансплантации. Ученые для начала вырастили «зародыш» печени из человеческих стволовых клеток, а потом пересадили их живым мышам. В результате ..
2013-07-9 1133 0 Технология
0
Японцы научились выбраковывать дефектные стволовые клетки
Ученые из Центра прикладных исследований индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPS-клеток) Киотского университета (Kyoto University, Япония) под руководством нобелевского лауреата, профессора Синъи Яманаки (Shinya Yamanaka), нашла способ выбраковки дефектных стволовых клеток, из которых развивается раковая опухоль. Как сообщает ..
2013-11-19 1225 0 Технология
0
Ученые вырастили сердечные мышцы для морских свинок
Ученые восстановили поврежденные участки сердечной мышцы морских свинок при помощи клеток сердца (кардиомиоцитов), выращенных из человеческих эмбриональных стволовых клеток, сообщает The Seattle Times. Сердце морской свинки бьется со скоростью 200-250 ударов в минуту, примерно на верхнем ..
2012-08-9 1175 0 Технология
0
Ученые: человечество спасет мертвечина
Работники Стэнфордского университета пришли к выводу, что новым источником важных для медицины стволовых клеток вполне могут стать мертвые тела, которые обеспечат живых людей гигантскими объемами плюрипотентных клеток. Наибольшее их количество можно получить из костного мозга ..
2013-01-19 1175 0 Технология
0
Предложена технология выращивания мини-мозга
Учёные Университета Брауна разработали технологию выращивания миниатюрного мозга из ткани центральной нервной системы. Новая разработка позволит учёным проводить различные исследования, не прибегая к использованию для этого мозга животных. Университет Брауна опубликовал в конце прошлой неделе подробное ..
2015-10-07 866 0 Технология
0
3D принтер напечатает человеческие органы
Когда-нибудь в будущем, когда вам нужна пересадка почки, вы можете получить 3D-печатный орган созданный именно для вас. Шотландские ученые разработали универсальную методику 3D печати тканей с помощь стволовых клеток. На сегодняшний день, таким образом уже можно изготавливать элементы ..
2013-02-7 3309 0 Технология
0
Япония: зрение восстановят при помощи стволовых клеток
Правительство Японии одобрило использование плюрипотентных индуцированных стволовых клеток для лечения офтальмологических заболеваний. Министр здравоохранения Норихиса Тамура дал разрешение исследовательской группе при институте RIKEN города Кобэ применять новую методику для культивирования ткани сетчатки глаза или ретинальной ..
2013-07-22 1513 0 Технология
1
Биологи нашли способ получения овощей-гигантов
Генетики нашли способ, при помощи которого можно создавать овощи гигантских размеров. Результаты своего исследования авторы опубликовали в журнале Nature Genetics, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Science News. Биологи изучили два мутантных штамма томатов, плоды ..
2015-05-26 1176 0 Технология
0
В Японии созданы фрагменты почки человека из клеток iPS
На сайте университета Киото сообщается, что ученые университета Киото, Япония впервые в мире смогли создать фрагменты ткани почки человека из индуцированных стволовых клеток (iPS-клеток). Ученые вырастили из iPS-клеток человека клетки тканей, из которых у эмбриона формируются почки, ..
2013-01-23 1633 0 Технология
1
Ученые вырастили мини-мозг в чашке петри
Ученые в первые в мире смогли вырастить мини мозг из стволовых клеток, о чем и поспешили сообщить из Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University). На данном мозге, выращенном из стволовых клеток будут проводить разного рода эксперименты. Также ученые заявляют, ..
2016-03-13 924 0 Технология
0
На Дальнем Востоке открылся криобанк стволовых клеток
Первый и единственный в Сибири и на Дальнем Востоке банк стволовых клеток начал свою работу 15 августа во Владивостоке. «Криобанк – банк стволовых клеток заработал на базе Центра клеточных и репродуктивных технологий при краевом клиническом центре специализированных видов медицинской помощи», ..
2014-08-15 982 0 Технология
0
Из стволовых клеток вырастили живой человеческий мини-мозг
Ученые из Института молекулярной биотехнологии при Академии наук Австрии, используя разработанную ими новую методику, впервые смогли успешно вырастить из стволовых клеток крошечные, размером с горошину, кластеры клеток ткани человеческого головного мозга. Авторы полагают, что такие выращенные ..
2013-08-29 1041 0 Технология
1
Учёные Поднебесной научились получать клетки мозга из мочи
Китайские учёные из Института медицины и здравоохранения Гуанчжоу (GIBH) научились создавать клетки головного мозга человека без использования эмбриональных стволовых клеток. Материал для строительства был найден в самом неожиданном месте: исследователи нашли простой способ превращать в нейроны клетки, ..
2012-12-10 1319 0 Технология
0
Биологи пересадили мыши волосы, созданные из стволовых клеток
Японским биологам удалось вырастить из стволовых клеток мыши полноценные волосяные луковицы и успешно пересадить их на затылок грызуна, абсолютно лишенного шерсти от рождения, как сообщается в статье, опубликованной в научном журнале Nature Communications. На протяжении последних двух десятилетий биологи ..
2012-04-23 1536 0 Технология
0