Forskere viser, at positivt ladede hydrogeler fremmer overlevelsen og væksten af ​​neurale stamceller

Forskere fra Bochum og Dortmund har skabt et kunstigt cellemiljø, der kunne fremme regenerering af nerver. Normalt heler skader på hjernen eller rygmarven ikke let på grund af dannelsen af ​​væskefyldte hulrum og ar, der forhindrer vævsregenerering.

Et udgangspunkt for medicinsk forskning er derfor at fylde hulrummene med et stof, der giver neurale stamceller optimale betingelser for spredning og differentiering. Holdet fra Ruhr University Bochum og TU Dortmund University, begge i Tyskland, viste, at positivt ladede hydrogeler kan fremme overlevelsen og væksten af ​​stamceller.

Dr. Kristin Glotzbach og professor Andreas Faissner fra Institut for Cellemorfologi og Molekylær Neurobiologi i Bochum samarbejdede med professor Ralf Weberskirch og Dr. Nils Stamm fra Fakultetet for Kemi og Kemisk Biologi ved TU Dortmund Universitet. De beskriver resultaterne i tidsskriftet ACS Biomaterials Science &Engineering .

Positivt ladede hydrogeler fremmer overlevelse og differentiering

Forskerne studerede neurale stamceller fra museembryonale hjerner, som de dyrkede på positivt ladede hydrogeler. "Vores mål var at skabe et kunstigt miljø for celler, der efterligner det naturlige cellemiljø i hjernen," siger Kristin Glotzbach.

"Celler har en negativt ladet belægning, også kendt som en pericellulær matrix. Det betyder, at de hæfter særligt godt til positivt ladede substrater." Tricket med hydrogelerne brugt i eksperimenterne var, at styrken af ​​deres positive ladning kunne justeres præcist.

Som eksperimenterne viste, lettede de positivt ladede hydrogeler cellernes overlevelse og påvirkede deres fremtidige skæbne. Hvis stamcellerne klæbede til hydrogeler med en høj positiv ladning, havde cellerne tendens til at udvikle sig til nerveceller. På geler med en lavere positiv ladning udviklede stamcellerne sig derimod hovedsageligt til gliaceller, som udfører vigtige hjælpefunktioner for nervecellerne.

Muligheden for at påvirke, om stamceller differentierer til nerve- eller gliaceller, ville være en stor fordel. "Afhængigt af skaden skal forskellige celletyper udskiftes," forklarer Kristin Glotzbach. Det er ikke kun regenereringen af ​​nerveceller, der er vigtig.

"Ved visse sygdomme angribes gliaceller også og skal udskiftes. Ved sclerose ødelægges f.eks. isoleringen af ​​nervecellerne, som er lavet af oligodendrocytter."

Tilføjelse af vækstfaktor forbedrer overlevelsesraten

Da forskerne tilføjede vækstfaktoren FGF2 til de positivt ladede hydrogeler, øgede de med succes cellernes overlevelse og deling. Men differentieringen til nerve- og gliaceller skete derefter i et langsommere tempo.

"I fremtidige undersøgelser har vi til hensigt at tilføje peptider eller komponenter af ekstracellulære matrixmolekyler til de positivt ladede geler for at simulere cellernes naturlige miljø endnu mere effektivt," siger Kristin Glotzbach. Forskerne planlægger også at eksperimentere med tredimensionelle geler, der kan fylde hulrum efter hjerneskader.

Flere oplysninger: Kristin Glotzbach et al., Kationiske hydrogeler modulerer neurale stam- og progenitorcelleproliferation og differentieringsadfærd i afhængighed af kationisk delkoncentration i 2D-cellekultur, ACS Biomaterials Science &Engineering (2024). DOI:10.1021/acsbiomaterials.3c01668

Leveret af Ruhr-Universitaet-Bochum