Ny apparat förbättrar generering av stamceller för Alzheimers-behandling

Forskare i Sverige säger att de har fulländat en teknik för att omvandla vanliga hudceller till neurala stamceller, vilket de säger för dem närmare prisvärda personliga cellterapier för Alzheimers och Parkinsonssjukdom.

Med hjälp av en specialdesignad mikrofluidisk anordning har forskargruppen utvecklat en aldrig tidigare skådad och accelererad metod för att omprogrammera mänskliga hudceller till inducerade pluripotenta stamceller (iPSC) och sedan omvandla dem till neurala stamceller.

Studiens förstaförfattare, Saumya Jain, säger att plattformen skulle kunna förbättra och minska kostnaden för cellterapi genom att göra cellerna mer kompatibla och accepterade av patientens kropp. Studien publicerades i tidskriften Advanced Science av forskare från Kungliga Tekniska Högskolan.

Anna Herland, huvudförfattare till studien, sa att studien visade den första användningen av mikrofluidik för att styra iPSC:er till att bli neurala stamceller.

Neurala stamceller differentierade med hjälp av en mikrofluidisk plattform. Foto: Kungliga Tekniska Högskolan

Omvandlingen av normala celler till neurala stamceller är egentligen en tvåstegsprocess. Först exponeras cellerna för biokemiska signaler som får dem att bli pluripotenta stamceller (iPSC), vilka kan generera olika typer av celler.

De överförs sedan till en kultur som härmar de signaler och utvecklingsprocesser som är involverade i bildandet av nervsystemet. Detta steg, kallat neural differentiering, omdirigerar cellerna mot att bli neurala stamceller.

Under det senaste decenniet har laboratoriemiljön för den här typen av arbete gradvis skiftat från traditionella surfplattor till mikrofluidiska enheter. Herland säger att den nya plattformen representerar en förbättring inom mikrofluidik för båda stegen: iPSC-generering och neural stamcellsdifferentiering.

Med hjälp av celler från biopsier från mänsklig hud fann forskarna att den mikrofluidiska plattformen accelererade cellernas engagemang för ett neuralt öde i ett tidigare skede jämfört med de som differentierades i konventionella plattor.

"Vi har dokumenterat att den begränsade miljön på den mikrofluidiska plattformen ökar engagemanget för att generera neurala stamceller", säger Herland.

En närbild av det mikrofluidiska chipet som används för att inducera stamceller. Foto: Kungliga Tekniska Högskolan

Jain säger att mikrofluidikchipet är enkelt att tillverka med polydimetylsiloxan (PDMS), och dess mikroskopiska storlek möjliggör betydande besparingar på reagenser och cellmaterial.

Plattformen kan enkelt modifieras för att möjliggöra differentiering till andra celltyper, tillägger han. Den kan automatiseras, vilket ger ett slutet system som säkerställer konsekvens och tillförlitlighet i produktionen av mycket homogena cellpopulationer.

Översikt över studien inklusive tillverkning av anordningar, omprogrammering av somatiska celler till inducerade pluripotenta stamceller (iPSC) och neural induktion av iPSC med hjälp av SMAD-protokollet med dubbla inhibitioner för att generera neurala stamceller.
A) Tillverkningsprocess för en mikrofluidisk anordning med 0,4 mm respektive 0,6 mm höga kanaler för omprogrammering av somatiska celler (R) respektive neural induktion (N). Kanalvolymer och total volym listas i tabellen.
B) Översikt över omprogrammeringsprocessen av somatiska celler till iPSC på mikrofluidiska anordningar och plattor med hjälp av mRNA-transfektion.
C) Översikt över den neurala induktionsprocessen för iPSC till neurala stamceller på mikrofluidiska anordningar och plattor med hjälp av SMAD-protokollet med dubbla inhibitioner.
Källa: Advanced Science (2024). DOI: 10.1002/advs.202401859

"Detta är ett steg mot att göra personliga cellterapier för Alzheimers och Parkinsons sjukdomar tillgängliga", tillägger Jain.

I studien deltog även forskare från Karolinska Institutet och Lunds universitet, som samarbetar i IndiCell-konsortiet.