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:
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 1366 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 1743 0 Технология
0
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 1823 0 Технология
0
В Японии научились создавать нервные клетки из кожи
В Японии специалистами создана универсальная методика получения нервных клеток из кожи. Данная разработка сможет помочь, по утверждению исследователей, в будущем лечить людей с повреждениями тканей ЦНС, которые возникают в результате поражений мозга, как головного, так и спинного. О прогрессе ученых ..
2015-05-04 1759 0 Технология
0
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 2933 0 Технология
3
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 1652 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 1772 0 Технология
1
Литографию применили для печати искусственной печени
Китайские ученые получили и успешно испытали наиболее совершенную на сегодняшний день функционирующую искусственную печеночную ткань человека. Хотя ее пока нельзя пересадить пациенту, она представляет собой ценную модель для изучения эффектов лекарственных и других веществ. Отчет о работе опубликован в журнале ..
2016-01-29 1596 0 Технология
0
Создан портативный «генномодификатор» для лечения рака
Американские ученые разработали и испытали компактную полуавтоматическую систему для получения индивидуальных генно-модифицированных кроветворных клеток пациентов в условиях медицинских учреждений. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications. Генная терапия с использованием стволовых клеток костного мозга (CD34+) имеет большой потенциал ..
2016-10-23 13474 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 4192 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 1785 0 Технология
0
Роботов оснастили GPS-нейронами
В прошлом году Нобелевскую премию по медицине получили нейробиологи, открывшие два класса нервных клеток, помогающих нам ориентироваться в пространстве. Учёные из Сингапура решили оснастить такими «GPS-нейронами», как их теперь иногда называют в литературе, роботов. Исследователи смоделировали работу двух типов нейронов ..
2015-10-26 1199 0 Технология
0
Удаление состарившихся клеток обратило признаки старения у мышей
Модифицированный натуральный белок, синтезированный нидерландскими, австрийскими и американскими учеными, устранил токсические эффекты химиотерапии и физиологические признаки старения у мышей путем прицельного удаления состарившихся клеток. Результаты работы опубликованы в журнале Cell. Репликативное старение клеток, или сенесценция — это состояние, при котором клетки с накопленными ..
2017-03-26 7209 0 Технология
0
Стимуляция миелинизации нейронов помогла восстановить мозг после инсульта
Американским ученым удалось добиться восстановления ткани мозга после инсульта белого вещества у мышей за счет стимуляции миелинизации поврежденных нейронов. Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.Ишемический инсульт представляет собой острое нарушение ..
2016-12-13 3741 0 Технология
0
Ученые разработали технологию отображения работы мозга
В современной научной медицинской деятельности немаловажное место занимает исследование головного мозга человека. Шаг на встречу разгадки тонкостей функционирования этого органа сделали ученые университета в Калифорнии. Специально разработанный комплекс визуализации головного мозга позволяет не только получить изображение ..
2014-03-23 1369 0 Технология
0