Nowa metoda wytwarzania ludzkiej chrząstki

Zaindukowali komórki macierzyste, aby stały się typem komórek, które normalnie tworzą ludzką chrząstkę twarzoczaszki, powiedział Mark Grimes, profesor biologii na Wydziale Nauk Biologicznych UM. Komórki macierzyste mogą się replikować, a także rozwijać w różne typy komórek.

„Komórki, które normalnie dają początek tego typu chrząstce, nazywane są komórkami grzebienia nerwowego” – powiedział Grimes. „Odkryliśmy nowy sposób generowania organoidów twarzoczaszki z komórek grzebienia nerwowego”.

Organoidy to uproszczona, zminiaturyzowana wersja narządu, która naśladuje strukturę narządu i ekspresję genów. „Organoidy są dobrym modelem niektórych tkanek ludzkich, które możemy badać w sposób, który nie jest możliwy przy użyciu tkanek ludzkich” – powiedział.

Grimes stwierdziła, że ​​istnieje krytyczna niezaspokojona potrzeba opracowania nowych metod regeneracji ludzkiej chrząstki u 230 000 dzieci urodzonych co roku w Stanach Zjednoczonych z wadami twarzoczaszki. Hodowla chrząstki w laboratorium może również pomóc w opracowaniu skutecznych metod naprawy uszkodzeń chrząstki twarzoczaszki na skutek urazów.

Naukowcy zbadali dane dotyczące ekspresji genów na poziomie RNA i białek, aby odkryć, w jaki sposób chondrocyty powstają z komórek macierzystych. Odkryli, że komórki macierzyste na wczesnym etapie przekształcają się w elastyczną chrząstkę, z której powstaje ludzkie ucho.

Aby to osiągnąć, zespół wykorzystał szeroko zakrojoną analizę biomarkerów i techniki rozpoznawania wzorców uczenia maszynowego, aby zrozumieć szlaki sygnalizacji komórkowej zaangażowane w różnicowanie się komórek w chrząstkę.

Naturalne cechy, takie jak uszy, nos czy gardło, są trudne do zrekonstruowania przy użyciu obecnych technik chirurgii plastycznej, a przeszczepiona tkanka bez leków immunosupresyjnych jest często odrzucana.

„Aby wykorzystać komórki macierzyste pochodzące od pacjenta do wytworzenia chrząstki twarzoczaszki w laboratorium, należy zrozumieć mechanizmy różnicowania specyficzne dla człowieka” – stwierdził Grimes. „Naszym celem jest opracowanie protokołu generowania chrząstki twarzoczaszki do przeszczepu przy użyciu ludzkich komórek macierzystych”.

Wyniki badania opublikowano w czasopiśmie iNauka. Oprócz Grimesa do autorów współpracujących z UM zaliczają się Lauren Foltz, Nagashree Avabrath i Jean-Marc Lanchy. Inni autorzy to Bradley Peterson z Pathology Consultants w Missoula w zachodniej Montanie oraz Tyler Levy, Anthony Possimato i Majd Aris z Cell Signaling Technology w Danvers w stanie Massachusetts.