Стволовые клетки — это клеточные фабрики, которые постоянно делятся, чтобы создать новые клетки. Имплантация стволовых клеток в поврежденные органы может регенерировать новые ткани. Клеточная листовая инженерия, которая позволяет трансплантировать стволовые клетки в поврежденные участки в виде листов, состоящих только из клеток, полностью устраняет иммунное отторжение, вызванное внешними веществами, и стимулирует регенерацию тканей.
Исследовательская группа, возглавляемая POSTECH, недавно преуспела в резком сокращении периода сбора таких листов стволовых клеток. Совместная исследовательская группа, состоящая из профессора Dong Sung Kim и исследователя Andrew Choi из отделения машиностроения POSTECH, а также доктора Inaoka Ryu и доктора JI-Ho Lee из отделения ортопедической хирургии больницы Pohang Semyung Christianity Hospital, значительно сократила общий период сбора листа стволовых клеток до двух дней.
Нано-топография Поли (N-изопропилакриламида) (PNIPAAm), которая резко меняет свою шероховатость в зависимости от температуры, позволяет собирать клеточные листы, состоящие из мезентеральных стволовых клеток получена из костного мозга человека. Учитывая, что на изготовление стволовых клеток в листы с использованием существующих методов, разработанных до сих пор, уходит в среднем одна неделя, это самый короткий срок сбора урожая. Эти результаты исследований были опубликованы в качестве сопроводительной статьи в последнем номере журнала Biomaterials Science, международного журнала в области биоматериалов.
Исследовательская группа профессора Кима сосредоточилась на PNIPAAm, полимере, который либо соединяется с водой, либо предотвращает ее в зависимости от температуры. В предыдущих исследованиях PNIPAAm был введен в качестве материала покрытия для платформы клеточной культуры для сбора клеточных листов, но диапазон использования был затруднен из-за ограниченных типов клеток, которые могут быть сделаны в листы. Впервые в 2019 году исследовательская группа разработала технологию легкого регулирования шероховатости объемного 3-D PNIPAAm и стабильно производила различные типы ячеек в листы.
Исследование, проведенное на этот раз, было сосредоточено на превращении стволовых клеток—которые эффективны в регенерации тканей—в листы в короткие сроки, чтобы увеличить их прямую полезность. Команда достигла этого, применив изотропную картину нано-пор размером 400 нанометров (НМ, 1 миллиардная часть метра) на поверхности трехмерного объемного PNIPAAm. В результате произошло не только формирование и созревание мезентеральных стволовых клеток костного мозга человека на нано-топографии объемные PNIPAAm ускоряются, но шероховатость поверхности объемных PNIPAAm при комнатной температуре ниже нижней критической температуры раствора (LCST) также быстро увеличивается, эффективно индуцируя отрыв клеточных листов. Это, в свою очередь, позволило быстро собрать листки мезентеральных стволовых клеток, полученных из костного мозга человека.
По крайней мере, пять дней требуется, чтобы собрать листы стволовых клеток, о которых сообщалось в предыдущих исследованиях, прокомментировал Andrew Choi. Теперь мы можем собрать их всего за два дня с помощью нано-топографии PNIPAAm, разработанной на этот раз.
Мы значительно сократили время сбора урожая, впервые в мире внедрив нано-топографию на поверхности трехмерного объемного PNIPAAm для получения зрелых листов стволовых клеток, отметил профессор Dong Sung Kim, возглавлявший исследование.