Een nieuwe nanovezel-op-microvezelmatrix zou kunnen helpen bij het produceren van meer en betere kwaliteit stamcellen voor de behandeling van ziekten en regeneratieve therapieën.

Een matrix gemaakt van gelatine-nanovezels op een synthetisch polymeer microvezelgaas kan een betere manier zijn om grote hoeveelheden gezonde menselijke stamcellen te kweken.

Ontwikkeld door een team van onderzoekers onder leiding van Ken-ichiro Kamei van het Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) van de Universiteit van Kyoto, de 'fiber-on-fiber' (FF) matrix verbetert de huidige beschikbare stamcelkweektechnieken.

Onderzoekers hebben 3D-kweeksystemen ontwikkeld om menselijke pluripotente stamcellen (hPSC's) te laten groeien en interactie te hebben met hun omgeving in alle drie de dimensies, zoals ze zouden doen in het menselijk lichaam, in plaats van in twee dimensies, zoals ze in een petrischaal doen.

Pluripotente stamcellen hebben het vermogen om te differentiëren tot elk type volwassen cel en hebben een enorm potentieel voor weefselregeneratietherapieën, het behandelen van ziekten, en voor onderzoeksdoeleinden.

De meeste momenteel gerapporteerde 3D-kweeksystemen hebben beperkingen, en resulteren in lage hoeveelheden en kwaliteit van gekweekte cellen.

Kamei en zijn collega's fabriceerden gelatine-nanovezels op een microvezelvel gemaakt van synthetisch, biologisch afbreekbaar polyglycolzuur. Menselijke embryonale stamcellen werden vervolgens uitgezaaid op de matrix in een celkweekmedium.

De FF-matrix maakte een gemakkelijke uitwisseling van groeifactoren en supplementen van het kweekmedium naar de cellen mogelijk. Ook, de stamcellen hechtten goed aan de matrix, resulterend in robuuste celgroei:na vier dagen kweken, meer dan 95% van de cellen groeide en vormde kolonies.

Het team heeft het proces ook opgeschaald door een gasdoorlatende celkweekzak te ontwerpen waarin meerdere cellen geladen, gevouwen FF-matrices werden geplaatst. Het systeem is zo ontworpen dat er minimale veranderingen nodig zijn aan de interne omgeving, het verminderen van de hoeveelheid stress die op de cellen wordt uitgeoefend. Dit nieuw ontwikkelde systeem leverde een groter aantal cellen op in vergelijking met conventionele 2D- en 3D-kweekmethoden.

"Onze methode biedt een efficiënte manier om hPSC's van hoge kwaliteit op kortere termijn uit te breiden, " schrijven de onderzoekers in hun studie gepubliceerd in het tijdschrift Biomaterialen . Ook, omdat het gebruik van de FF-matrix niet beperkt is tot een specifiek type kweekcontainer, het maakt opschaling van de productie mogelijk zonder verlies van celfuncties. "Aanvullend, aangezien nanovezelmatrices voordelig zijn voor het kweken van andere hechtende cellen, inclusief hPSC-afgeleide gedifferentieerde cellen, FF-matrix kan van toepassing zijn op de grootschalige productie van gedifferentieerde functionele cellen voor verschillende toepassingen, ’ concluderen de onderzoekers.