מכשיר חדש משפר את יצירת תאי גזע לטיפול באלצהיימר

חוקרים בשוודיה אומרים שהם שיכללו טכניקה להמרת תאי עור נורמליים לתאי גזע עצביים, שלדעתם מתקרבת לטיפולי תאים מותאמים אישית במחירים סבירים לטיפול במחלת אלצהיימר ו-פרקינסון.

באמצעות מכשיר מיקרופלואידי בעיצוב מותאם אישית, צוות המחקר פיתח גישה חסרת תקדים ומואצת לתכנות מחדש של תאי עור אנושיים לתאי גזע פלוריפוטנטיים (iPSCs) ולאחר מכן לפתח אותם לתאי גזע עצביים.

המחבר הראשון של המחקר, סאומי ג'יין, אומר שהפלטפורמה יכולה לשפר ולהפחית את העלות של טיפול תאי על ידי הפיכת התאים לתואמים ומתקבלים בקלות רבה יותר על גופו של המטופל. המחקר פורסם בAdvanced Science על ידי מדענים מהמכון המלכותי לטכנולוגיה KTH.

אנה הרלנד, המחברת הבכירה של המחקר, אמרה שהמחקר הדגים את השימוש הראשון במיקרופלואידיקה כדי להנחות iPSCs להפוך לתאי גזע עצביים.

תאי גזע עצביים התמיינו באמצעות פלטפורמה מיקרופלואידית. צילום: KTH Royal Institute of Technology

הפיכת תאים רגילים לתאי גזע עצביים היא למעשה תהליך דו-שלבי. תאים נחשפים לראשונה לאותות ביוכימיים המעוררים אותם לתאי גזע פלוריפוטנטיים (iPSCs), שיכולים ליצור סוגי תאים שונים.

לאחר מכן הם מועברים לתרבות המחקה את האותות ותהליכי ההתפתחות המעורבים בהיווצרות מערכת העצבים. שלב זה, הנקרא התמיינות עצבית, מפנה מחדש תאים למסלול של תאי גזע עצביים.

במהלך עשר השנים האחרונות, סביבות מעבדה לעבודה כזו עברו בהדרגה מצלחות מסורתיות להתקנים מיקרופלואידיים. הרלנד אומר שהפלטפורמה החדשה מייצגת שיפור במיקרו-נוזליות עבור שני השלבים: יצירת iPSC והתמיינות תאי גזע עצביים.

באמצעות תאים מביופסיות עור אנושיות, החוקרים מצאו שהפלטפורמה המיקרו-נוזלית אפשרה לתאים להתחייב לגורל עצבי בשלב מוקדם יותר מאלה המובחנים בצלחות קונבנציונליות.

"אנו מתעדים שהסביבה המצומצמת של הפלטפורמה המיקרופלואידית מגבירה את המחויבות ליצור תאי גזע עצביים", אומר הרלנד.

התצוגה הקרובה ביותר של שבב מיקרופלואידי המשמש להשראת תאי גזע. צילום: KTH Royal Institute of Technology

ג'יין אומר שניתן לייצר בקלות את השבב המיקרו-נוזלי באמצעות polydimethylsiloxane (PDMS), והגודל המיקרוסקופי שלו מציע חיסכון משמעותי על ריאגנטים וחומרים סלולריים.

ניתן לשנות בקלות את הפלטפורמה כדי להתאים אותה להתמיינות לסוגי תאים אחרים, הוא מוסיף. זה יכול להיות אוטומטי, לספק מערכת סגורה המבטיחה עקביות ואמינות בייצור של אוכלוסיות אחידות מאוד של תאים.

סקירה כללית של מחקר כולל ייצור מכשירים, תכנות מחדש של תאים סומטיים לתאי גזע פלוריפוטנטיים (iPSCs), ואינדוקציה עצבית של iPSCs באמצעות פרוטוקול עיכוב SMAD כפול ליצירת תאי גזע עצביים.
א) תהליך ייצור של מכשיר מיקרופלואידי בעל ערוצים בגובה 0.4 ו-0.6 מ"מ לתכנות מחדש של תאים סומטיים (R) ואינדוקציה עצבית (N), בהתאמה. נפחי הערוצים והנפח הכולל מצוינים בטבלה.
ב) סקירה כללית של התהליך של תכנות מחדש של תאים סומטיים ל-iPSCs במכשירים ולוחות מיקרופלואידיים באמצעות טרנספקציה של mRNA.
ג) סקירה כללית של תהליך האינדוקציה העצבית של iPSCs לתוך תאי גזע עצביים במכשירים וצלחות מיקרופלואידיים באמצעות פרוטוקול העיכוב הכפול של SMAD.
מקור: Advanced Science (2024). DOI: 10.1002/advs.202401859

"זהו צעד לקראת הנגשת טיפולי תאים מותאמים אישית עבור מחלות אלצהיימר ופרקינסון", מוסיף ג'יין.

גם מדענים ממכון קרולינסקה ומאוניברסיטת לונד השתתפו במחקר, ושיתפו פעולה בקונסורציום IndiCell.