Ограниченная доступность подходящих каркасов для трехмерного (3D) культивирования клеток постоянно стимулирует поиск новых биоматериалов. Исследователи из Frontiers in Veterinary Science разработали инновационный гель на основе фибриновой матрицы свиньи (PFMG), полностью полученный из свиной крови. Этот видоспецифичный 3D-каркас сочетает в себе структурную поддержку фибрина с биоактивными компонентами лизата тромбоцитов свиньи (PPL).
Материал был получен из свиной плазмы с добавлением лизата тромбоцитов и кальция для индукции желирования. Авторы тщательно охарактеризовали его физико-химические свойства с помощью тестов на коагуляцию, диффузионных анализов, сканирующей электронной микроскопии и реологического анализа. Исследователи установили, что PFMG обладает настраиваемой жесткостью, фибриллярной микроструктурой и молекулярно-ситовым поведением, что делает его особенно интересным для клеточных исследований.
Превосходство 3D-культуры над традиционными методами
Биологические характеристики нового материала оценивались с использованием мезенхимальных стволовых клеток (МСК) свиньи и эмбриональных фибробластов свиньи. Результаты сравнивались с конвенциональными двумерными (2D) культурами, дополненными фетальной бычьей сывороткой (FBS) или лизатом тромбоцитов свиньи.
Исследование показало, что PFMG формирует стабильную фибриновую 3D-сеть с регулируемыми механическими свойствами и селективной проницаемостью для малых молекул. По сравнению с традиционными 2D-системами культивирования, PFMG значительно усиливал пролиферацию как МСК, так и эмбриональных фибробластов, а также поддерживал характерную трехмерную клеточную морфологию.
Одним из наиболее важных открытий стало то, что МСК, культивированные в PFMG, сохраняли потенциал к адипогенной, остеогенной и хондрогенной дифференцировке. Более того, адипогенная дифференцировка дополнительно усиливалась, когда индукция проводилась с использованием PPL вместо FBS.
Уникальный транскриптомный профиль
Транскриптомный анализ МСК, культивированных в PFMG, выявил отчетливый профиль экспрессии генов. Авторы обнаружили повышенную регуляцию генов, участвующих в прогрессии клеточного цикла, окислительном фосфорилировании и путях, связанных с ростом. Одновременно наблюдалось понижение регуляции генов, связанных с клеточной адгезией и взаимодействиями с внеклеточным матриксом.
Эти результаты указывают на то, что PFMG обеспечивает поддерживающую, видоспецифичную и экономически эффективную 3D-микросреду для культивирования клеток свиньи. Сочетая функцию каркаса с биоактивностью, происходящей из тромбоцитов, PFMG способствует клеточной экспансии при сохранении способности к мультилинейной дифференцировке.
По мнению исследователей, эта полностью свиная платформа представляет собой перспективный биоматериал для культивирования клеток свиньи, тканевой инженерии и регенеративной медицины. Такие разработки могут иметь значительные последствия не только для ветеринарной медицины, но и для трансляционных исследований, учитывая схожесть свиней и людей во многих физиологических аспектах.