อุปกรณ์ใหม่ช่วยเพิ่มการสร้างเซลล์ต้นกำเนิดสำหรับการบำบัดโรคอัลไซเมอร์

นักวิจัยในสวีเดนกล่าวว่าพวกเขาได้พัฒนาเทคนิคในการแปลงเซลล์ผิวปกติให้เป็นเซลล์ต้นกำเนิดจากระบบประสาทได้อย่างสมบูรณ์แบบ ซึ่งพวกเขาเชื่อว่ากำลังเข้าใกล้การบำบัดด้วยเซลล์เฉพาะบุคคลในราคาที่เอื้อมถึงในการรักษาโรค โรคอัลไซเมอร์ และ พาร์กินสัน

ทีมวิจัยได้พัฒนาวิธีการที่ไม่เคยมีมาก่อนและเร่งความเร็วในการโปรแกรมเซลล์ผิวหนังของมนุษย์ใหม่ให้เป็นเซลล์ต้นกำเนิด pluripotent (iPSCs) โดยใช้อุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิกที่ออกแบบเป็นพิเศษ จากนั้นจึงพัฒนาเป็นเซลล์ต้นกำเนิดจากระบบประสาท

ซอมีย์ เจน ผู้เขียนงานวิจัยคนแรกกล่าวว่าแพลตฟอร์มดังกล่าวสามารถปรับปรุงและลดต้นทุนของการบำบัดด้วยเซลล์ ด้วยการทำให้เซลล์เข้ากันได้และเป็นที่ยอมรับจากร่างกายของผู้ป่วยได้ง่ายขึ้น การศึกษานี้ตีพิมพ์ใน วิทยาศาสตร์ขั้นสูง โดยนักวิทยาศาสตร์จาก Royal Institute of Technology KTH

แอนนา เฮอร์แลนด์ ผู้เขียนอาวุโสของการศึกษานี้ กล่าวว่าการศึกษานี้แสดงให้เห็นถึงการใช้ไมโครฟลูอิดิกครั้งแรกเพื่อนำทาง iPSC ให้กลายเป็นเซลล์ต้นกำเนิดจากระบบประสาท

เซลล์ต้นกำเนิดประสาท สร้างความแตกต่างโดยใช้แพลตฟอร์มไมโครฟลูอิดิก ภาพ: KTH Royal Institute of Technology

การเปลี่ยนแปลงเซลล์ธรรมดาให้เป็นเซลล์ต้นกำเนิดจากประสาทแท้จริงแล้วมีกระบวนการสองขั้นตอน เซลล์จะได้รับสัญญาณทางชีวเคมีในขั้นแรกซึ่งชักนำให้เกิดเซลล์ต้นกำเนิด pluripotent (iPSC) ซึ่งสามารถสร้างเซลล์ได้หลายประเภท

จากนั้นพวกมันจะถูกถ่ายโอนไปยังวัฒนธรรมที่เลียนแบบสัญญาณและกระบวนการพัฒนาที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของระบบประสาท ระยะนี้เรียกว่าการสร้างความแตกต่างทางประสาท โดยเปลี่ยนเส้นทางเซลล์ไปยังทางเดินเซลล์ต้นกำเนิดประสาท

ในช่วงสิบปีที่ผ่านมา สภาพแวดล้อมในห้องปฏิบัติการสำหรับงานดังกล่าวค่อยๆ เปลี่ยนจากเพลตแบบดั้งเดิมไปเป็นอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิก Herland กล่าวว่าแพลตฟอร์มใหม่แสดงให้เห็นถึงการปรับปรุงไมโครฟลูอิดิกสำหรับทั้งสองขั้นตอน ได้แก่ การสร้าง iPSC และการสร้างความแตกต่างของเซลล์ต้นกำเนิดจากประสาท

นักวิจัยพบว่าแพลตฟอร์มไมโครฟลูอิดิกช่วยให้เซลล์รับชะตากรรมของระบบประสาทได้ในระยะเริ่มต้นโดยใช้เซลล์จากการตัดชิ้นเนื้อผิวหนังของมนุษย์ เมื่อเทียบกับเซลล์ที่สร้างความแตกต่างในเพลตทั่วไป

“เราจัดทำเอกสารว่าสภาพแวดล้อมที่จำกัดของแพลตฟอร์มไมโครฟลูอิดิกช่วยเพิ่มความมุ่งมั่นในการสร้างเซลล์ต้นกำเนิดจากระบบประสาท” เฮอร์แลนด์กล่าว

มุมมองที่ใกล้ที่สุดของชิปไมโครฟลูอิดิกที่ใช้สำหรับการเหนี่ยวนำเซลล์ต้นกำเนิด ภาพ: KTH Royal Institute of Technology

Jain กล่าวว่าชิปไมโครฟลูอิดิกสามารถประดิษฐ์ขึ้นได้อย่างง่ายดายโดยใช้โพลีไดเมทิลไซลอกเซน (PDMS) และขนาดที่เล็กจิ๋วของชิปยังช่วยประหยัดรีเอเจนต์และวัสดุเซลล์ได้อย่างมาก

แพลตฟอร์มนี้สามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างง่ายดายเพื่อปรับให้เข้ากับเซลล์ประเภทอื่นๆ เขากล่าวเสริม โดยสามารถดำเนินการได้โดยอัตโนมัติ โดยจัดให้มีระบบปิดที่รับประกันความสม่ำเสมอและความน่าเชื่อถือในการผลิตจำนวนเซลล์ที่มีความสม่ำเสมอสูง

ภาพรวมของการวิจัย รวมถึงการผลิตอุปกรณ์ การเขียนโปรแกรมเซลล์ร่างกายใหม่ให้เป็นเซลล์ต้นกำเนิดพลูริโพเทนต์ (iPSC) และการเหนี่ยวนำระบบประสาทของ iPSC โดยใช้โปรโตคอลการยับยั้ง SMAD แบบคู่เพื่อสร้างเซลล์ต้นกำเนิดจากระบบประสาท
ก) กระบวนการผลิตอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิกที่มีช่องสูง 0.4 และ 0.6 มม. สำหรับการเขียนโปรแกรมเซลล์ร่างกายใหม่ (R) และการเหนี่ยวนำประสาท (N) ตามลำดับ ปริมาตรของช่องและปริมาตรรวมระบุไว้ในตาราง
b) ภาพรวมของกระบวนการตั้งโปรแกรมเซลล์โซมาติกใหม่ให้เป็น iPSC บนอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิกและเพลตโดยใช้การทรานส์เฟกชัน mRNA
c) ภาพรวมของกระบวนการเหนี่ยวนำประสาทของ iPSC เข้าสู่เซลล์ต้นกำเนิดประสาทบนอุปกรณ์และเพลตไมโครฟลูอิดิกโดยใช้โปรโตคอลการยับยั้งคู่ SMAD
ที่มา: วิทยาศาสตร์ขั้นสูง (2024) ดอย: 10.1002/advs.202401859

“นี่เป็นขั้นตอนหนึ่งในการทำให้การรักษาเซลล์เฉพาะบุคคลสำหรับโรคอัลไซเมอร์และพาร์กินสันสามารถเข้าถึงได้” Jain กล่าวเสริม

นักวิทยาศาสตร์จาก Karolinska Institutet และ Lund University ยังได้มีส่วนร่วมในการศึกษานี้ โดยร่วมมือกันในกลุ่ม IndiCell