En ny nanofiber-på-mikrofiber-matris kan hjälpa till att producera fler och bättre kvalitet stamceller för sjukdomsbehandling och regenerativa terapier.

En matris gjord av gelatin nanofibrer på ett syntetiskt polymermikrofibernät kan ge ett bättre sätt att odla stora mängder friska mänskliga stamceller.

Utvecklad av ett team av forskare under ledning av Ken-ichiro Kamei från Kyoto University's Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS), matrisen "fiber-på-fiber" (FF) förbättrar för närvarande tillgängliga tekniker för stamcellsodling.

Forskare har utvecklat 3D-odlingssystem för att tillåta mänskliga pluripotenta stamceller (hPSC) att växa och interagera med sin omgivning i alla tre dimensioner, som de skulle göra inuti människokroppen, snarare än i två dimensioner, som de gör i en petriskål.

Pluripotenta stamceller har förmågan att differentiera till vilken typ av vuxen cell som helst och har enorm potential för terapier för vävnadsregenerering, behandla sjukdomar, och för forskningsändamål.

De flesta rapporterade 3D-odlingssystem har begränsningar, och resultera i låga kvantiteter och kvalitet av odlade celler.

Kamei och hans kollegor tillverkade gelatin nanofibrer på ett mikrofiberark av syntetiskt, biologiskt nedbrytbar polyglykolsyra. Humana embryonala stamceller såddes sedan på matrisen i ett cellodlingsmedium.

FF-matrisen möjliggjorde enkelt utbyte av tillväxtfaktorer och tillskott från odlingsmediet till cellerna. Också, stamcellerna fäste väl vid matrisen, vilket resulterar i robust celltillväxt:efter fyra dagars odling, mer än 95 % av cellerna växte och bildade kolonier.

Teamet skalade också upp processen genom att designa en gasgenomsläpplig cellkulturpåse där flera cellladdade, vikta FF-matriser placerades. Systemet utformades så att minimala förändringar behövdes av den interna miljön, minska mängden stress som utsätts för cellerna. Detta nyutvecklade system gav ett större antal celler jämfört med konventionella 2D- och 3D-odlingsmetoder.

"Vår metod erbjuder ett effektivt sätt att utöka hPSCs av hög kvalitet på kortare sikt, " skriver forskarna i sin studie publicerad i tidskriften Biomaterial . Också, eftersom användningen av FF-matrisen inte är begränsad till en specifik typ av odlingsbehållare, det gör det möjligt att skala upp produktionen utan förlust av cellfunktioner. "Dessutom, eftersom nanofibermatriser är fördelaktiga för odling av andra vidhäftande celler, inklusive hPSC-härledda differentierade celler, FF-matris kan vara tillämplig på storskalig produktion av differentierade funktionella celler för olika applikationer, " avslutar forskarna.