Ученые теперь могут превращать стволовые клетки в кость, используя только звук

Стволовые клетки обладают суперспособностью превращаться в любой другой вид клеток - суперспособностью, которую некоторые животные используют для отращивания конечностей; в медицине они потенциально могут помочь нам восстановить части человеческого тела, поврежденные в результате травмы или болезни.

Для проведения таких восстановительных работ необходима способность манипулировать стволовыми клетками по требованию, и в новом исследовании описывается инновационный способ сделать именно это: с помощью высокочастотных звуковых волн превратить стволовые клетки в костные клетки всего за пять дней, с 10 минутами стимулирующей терапии в день.

В дальнейшем, как надеются исследователи, эта методика, имеющая ряд преимуществ перед используемыми сегодня процессами, может быть использована для восстановления костей, утраченных в результате рака или других видов дегенеративных заболеваний.

"Звуковые волны сокращают время лечения, которое обычно требуется для того, чтобы стволовые клетки начали превращаться в костные клетки, на несколько дней", - говорит Эми Гелми, научный сотрудник вице-канцлера Королевского Мельбурнского технологического института (RMIT) в Австралии.

"Этот метод также не требует специальных "костеобразующих" препаратов, и его очень легко применить к стволовым клеткам".

Этот подход основан на многолетней работе по модификации материалов с помощью звуковых волн с частотой выше 10 МГц, что гораздо выше, чем исследователи ранее использовали в подобных экспериментах. Здесь микрочип использовался для трансформации стволовых клеток, помещенных в силиконовое масло и расположенных на культуральной пластине.

Другие экспериментальные процессы в этой области имели определенный успех, но они также сложны в настройке, дороги в управлении и их трудно масштабировать. Они также требуют извлечения стволовых клеток из костного мозга пациента, что является болезненной процедурой.

Новый подход является улучшением во всех этих областях. Исследователи показали, что он работает с несколькими типами стволовых клеток, включая стволовые клетки, полученные из жира, которые не так болезненно извлекать из организма.

"Мы можем использовать звуковые волны для оказания давления в нужных местах на стволовые клетки, чтобы запустить процесс изменения", - говорит инженер-химик Лесли Йео из RMIT.

"Наше устройство дешево и просто в использовании, поэтому его можно легко увеличить для одновременной обработки большого количества клеток, что жизненно важно для эффективной тканевой инженерии".

Это расширение - следующий этап процесса. Теоретически, этот подход должен работать и за пределами небольших лабораторных испытаний, но ученым предстоит в этом убедиться. Есть также возможности для дальнейшей миниатюризации технологии.

В настоящее время исследователи совершают многочисленные прорывы, когда речь идет о превращении стволовых клеток в различные типы клеток для борьбы с различными проблемами здоровья. По мере того, как расширяется наше понимание этих биологических строительных блоков, мы все лучше понимаем, как работает наш организм.

Если этот конкретный процесс удастся расширить, то существует множество способов его использования в качестве лечения, говорит команда. В конечном итоге, есть надежда, что можно будет разработать биореакторы для такой обработки стволовых клеток.

"Наше исследование показало, что этот новый подход имеет большой потенциал для использования для обработки стволовых клеток, прежде чем мы либо нанесем их на имплантат, либо введем непосредственно в организм для тканевой инженерии", - говорит Гельми.