С помощью стволовых клеток можно изучать причины возникновения и особенности протекания различных заболеваний, выращивать здоровые клетки в биореакторах для новых органов, а также проверять эффективность и безопасность лекарственных препаратов. Ученые из Белгородского государственного национального исследовательского университета (НИУ «БелГУ») запатентовали новый состав питательной среды для выращивания стволовых клеток, отличающийся стабильностью и продуктивностью.
Мезенхимные стволовые клетки могут превращаться в клетки костной, хрящевой и жировой тканей. Их называют «биологическими фабриками» из-за способности продуцировать целый ряд цитокинов, ростовых факторов и других биологически активных веществ, что позволяет им моделировать функционирование других типов клеток, например, клеток иммунной системы. Благодаря своим биологическим свойствам мезенхимные стволовые клетки стали одним из самых востребованных источников для клеточной терапии.
Сегодня мезенхимные стволовые клетки культивируются в основном в адаптированных питательных средах с добавлением сыворотки крови. Часто для этих целей используется эмбриональная телячья кровь или сыворотка крупного рогатого скота.
Перед исследователями НИУ «БелГУ» стояла задача разработать альтернативную питательную среду без добавления сыворотки крови млекопитающих. В результате им удалось получить бессывороточный продукт, который проще стандартизировать от партии к партии.
По словам ученых, инновационный состав питательной среды обладает большим потенциалом применения благодаря стабильности и сбалансированности. В отличие от аналогов, запатентованная разработка лишена целого ряда недостатков, в числе которых неконтролируемый состав компонентов среды, ее специфичность, а также присутствие веществ, замедляющих или подавляющих рост клеток.
В питательной среде с новым составом не происходит преждевременного превращения (дифференцировки) стволовых клеток в другие типы клеток и при этом сохраняется их высокая степень и скорость деления. Это свойство особенно важно в условиях биотехнологических процессов промышленных масштабов, когда необходимо наращивать клеточную биомассу в биореакторах.
Еще одним преимуществом разработки ученые НИУ «БелГУ» называют использование нескольких видов белков-транспортеров. С их помощью при выращивании стволовых клеток увеличивается эффективность переноса минеральных солей, жирных кислот, гормонов и микроэлементов.
«В предлагаемом составе бессывороточной питательной среды в два раза увеличиваются заменимые и не заменимые аминокислоты по сравнению с базовой питательной средой DMEM/F12. В нем находится оптимальное количество ключевых транспортных белков и гормонов. Отсутствие в питательной среде факторов роста и синтетического гормона дексаметазона позволяет сохранить дифференцировочный потенциал мезенхимных стволовых клеток без запуска процесса дифференцировки в другие типы клеток, при культивировании на этапе увеличения клеточной биомассы», - пояснил Сергей Надеждин, руководитель проекта, доцент кафедры биологии НИУ «БелГУ».
Инновационная технология направлена на импортозамещение в биотехнологической промышленности. Разработка позволит развивать биотехнологии как в пищевой промышленности, так и в сфере регенеративной медицины с использованием биореакторных систем.
Исследования проводились в ходе реализации проекта «Инновационные решения в АПК» Научно-образовательного центра мирового уровня (НОЦ). Напомним, что НОЦ созданы и развиваются в рамках нацпроекта «Наука и университеты» Минобрнауки России