Исследователи представили прорывную технологию, которая может изменить подход учёных к созданию и изучению моделей тканей мозга, выращенных в лабораторных условиях. Инновация под названием Cellular RedOx Spreading Shield (CROSS) обеспечивает длительную антиоксидантную защиту стволовых клеток, что позволяет надёжно производить высококачественные внеклеточные везикулы (EVs), укрепляющие нейронно-глиальные сети.
Исследование опубликовано в журнале Advanced Functional Materials
Исследование под руководством профессора химической и биомолекулярной инженерии Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне Хёнжун Конга и профессора химии Хи Сун Хан было проведено совместно с Райаном Миллером, который в настоящее время является научным сотрудником докторантуры в Georgia Tech.
Профессор химического машиностроения в Университете Чунг-Анг в Южной Корее Джонхви Ли и профессор Корейского института науки и технологий в Европе Ён Джун Ким также участвовали в проекте.
Модели тканей нейронно-глиальной структуры, полученные из стволовых клеток
Модели тканей нейронно-глиальной структуры, полученные из стволовых клеток, являются передовой альтернативой традиционным методам исследований, таким как срезы мозга ex vivo или тестирование на животных. Они предлагают масштабируемые системы для изучения развития мозга и заболеваний, а также для дальнейшего развития биовычислительных процессов. Однако текущие модели часто страдают от слабых нейронных связей и незрелых клеточных сетей.
Внеклеточные везикулы (EVs) — это крошечные частицы, продуцируемые стволовыми клетками, полученными из жировой ткани, которые переносят биологические молекулы для взаимодействия с другими клетками. Они могут помочь преодолеть эти ограничения, но их последовательное массовое производство было сложной задачей, во многом из-за окислительного стресса и распространения стареющих клеток в биореакторах.
Преодоление окислительного стресса с помощью CROSS
Обычные антиоксиданты могут помочь, но они быстро разлагаются, что ограничивает их эффективность в биопроизводственных процессах.
CROSS использует высокоэффективный и масштабируемый метод на основе капельной микрофлюидики для производства микрогелей, нагруженных антиоксидантными кристаллами, которые при введении в виде однократной дозы поддерживают антиоксидантную активность в культурах стволовых клеток до семи дней.
Используя N-ацетилцистеин (NAC) в качестве модельного антиоксиданта, исследователи продемонстрировали, что CROSS сохраняет здоровье стволовых клеток, стабилизирует производство EV и предотвращает распространение окислительных повреждений.
Полученные EV, обогащённые нейрогенной микроРНК, способствовали структурному и функциональному соединению между нейронами в модели нейронно-глиальной ткани, собранной in vitro.
«Наш новый микрофлюидический процесс обеспечивает простой и универсальный метод создания улучшенных носителей для доставки лекарств, которые можно адаптировать для различных биологических продуктов. Малые материалы CROSS, разработанные в этом исследовании, также могут помочь повысить эффективность производства клеточной терапии, поддержать создание тканей, выращенных в лаборатории, и в конечном итоге способствовать разработке новых методов лечения ряда заболеваний», — сказал Хёнжун Конг.
Предоставлено Университетом Иллинойса, колледжем инженерии Грейнджера.