Ученые создали первую биоинженерную модель костного мозга, которая может поддерживать тип человеческих стволовых клеток, имеющих решающее значение для трансплантации костного мозга и исследований in vitro.

Исследование , опубликованное в журнале Nature Communications и проведенное под руководством Университета Глазго, воспроизводит ключевые аспекты микросреды костного мозга человека , что позволяет поддерживать редкие долгосрочные гемопоэтические стволовые клетки (LT-HSC).

LT-HSC жизненно важны для трансплантации костного мозга, поскольку это тип клеток, который может пополнять клетки крови после лечения рака крови. Однако их сложно культивировать в лаборатории, поскольку они быстро изменяются или умирают после выхода из организма. Это означает, что мы полагаемся на нечеловеческие, животные модели для тестирования препаратов, которые могут влиять на выработку клеток крови и нацеливаться на заболевания крови (такие как лейкемия).

Это исследование, в котором LT-HSC культивировались вне организма в желеобразных гелях, впервые показывает, что культивирование клеток вне организма возможно.

Ученые продемонстрировали, что редактирование генов LT-HSC в гелях возможно, и полагают, что полученные результаты могут предоставить новый способ тестирования новых препаратов или методов лечения заболеваний крови, таких как серповидноклеточная анемия и рак крови, что позволит снизить зависимость от животных моделей, которые все хуже предсказывают результаты лечения .

Работа является частью крупных инвестиций прошлого года в исследования лейкемии в Великобритании с целью разработки новых технологий и исследовательских инструментов, направленных на изучение и прогнозирование лейкемии, а также разработку препаратов для улучшения здравоохранения.

Сконструированные ниши поддерживают поддержание LT-HSC, восстановление in vivo и редактирование CRISPR. a) Схема экспериментальной установки. b) Репрезентативная стратегия гейтирования для идентификации HSC. c) Кратность изменения числа клеток через 5 дней. Кредит: Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-50054-0
Лейкемия — это болезнь, которая ежегодно убивает более 300 000 человек в мире. Однако остаются проблемы с ранней диагностикой, которые, в свою очередь, снижают эффективность лечения. Хотя лейкемия гораздо чаще встречается у пожилых людей, сейчас есть доказательства того, что клетки в нашем организме развивают изменения, которые могут привести к лейкемии или другим видам рака за много лет до того, как их можно будет идентифицировать с помощью современных диагностических методов.

Доктор Ханна Доннелли, научный сотрудник, руководившая исследованием в Университете Глазго, сказала: «LT-HSC, как известно, трудно культивировать вне организма, однако они имеют огромную клиническую ценность. Здесь мы показываем, что, используя гели, разработанные для имитации среды, в которой они находятся в костном мозге, мы можем поддерживать и изучать эти клетки в лаборатории, в конечном итоге используя их полный клинический потенциал».

Мэтт Далби, профессор клеточной инженерии и директор по инновациям, взаимодействию и предпринимательству в Школе молекулярных биологических наук Университета Глазго, сказал: «Наше новое исследование невероятно захватывающее и является большой новостью для возможности эффективного тестирования новых препаратов. Используемые в настоящее время модели животных плохо предсказывают результаты лечения лекарствами, и многие из предлагаемых методов лечения заболеваний крови, такие как препараты на основе мРНК и специфичные для человека малые молекулы, плохо тестируются на животных моделях.

«Создавая амбициозные модели костного мозга, содержащие человеческие клетки и способные имитировать рост клеток крови, мы рады впервые продемонстрировать, что можно тестировать настоящие клетки крови человека на человеческом организме, а последствия для ускорения терапии таких заболеваний, как серповидноклеточная анемия и рак крови, дают нам веские основания для оптимизма».

Профессор Мануэль Сальмерон Санчес, заведующий кафедрой биомедицинской инженерии и руководитель Школы инженерии в Университете Глазго, добавил: «Эта работа чрезвычайно интересна. В настоящее время основная проблема заключается в том, что мы полагаемся на модели грызунов, не являющихся людьми, для понимания прогрессирования заболеваний и выявления новых методов лечения.

«Разрабатывая новую модель, подобную той, что мы создали в этом исследовании, которая имитирует костный мозг, и используя человеческие клетки в этих моделях, мы можем сосредоточиться на самых ранних стадиях заболеваний, чтобы обеспечить новое понимание, новые методы скрининга и новые лекарства».