80% взрослых страдают от болей шеи и спины, это отравляет здоровье и требует многих затрат, свыше $86 триллионов затрачивается только в США. Часто такие состояния связаны с разрушением дисков, структур, подобных подушечкам в костях позвоночника и которые состоят из ткани, наз. студенистое ядро (nucleus pulposus). Nucleus pulposus может дегенерировать с возрастом, в результате диски теряют свою форму и спадаются -- вызывая боли среди прочих проблем.

Значительные усилия прикладываются для борьбы с болезнью дегенерации дисков, поэтому существует устойчивый интерес к использованию стволовых клеток для восстановления nucleus pulposus (NP). Предыдущие исследования показали, что human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) -- генерируемые непосредственно из взрослых клеток -- могут экспрессировать маркеры для широкого разнообразия клеток, включая и те, что секретируют NP.

Теперь ученые из Washington University in St. Louis разработали новый процесс генерации NP-подобных клеток из hiPSCs, воспроизводя процесс эмбрионального развития.

В своем последнем проекте ученые попытались получать разного типа дифференцированные клетки из стволовых клеток --такие как костные, тканевые, нервные или жировые -- непосредственно из hiPSCs. Setton и его группа отслеживали в обратном порядке серии ступеней, чтобы впервые воспроизвести одну из самых ранних формируемых эмбриональных структур, хорду. У людей хорда является хряще-подобной палочкой, которая включается в позвоночник во время развития in vitro .

"Мы знали, что межпозвонковые диски возникают из хорды," говорит Setton. "Мы решили пройти в обратном порядке к началу и посмотреть, сможем ли мы превратить стволовые клетки в клетки хорды. Лишь после прохождения фазы хорды мы позволяли им переходить к фазе межпозвонковых дисков."

В лаб. Setton's hiPSCs подвергали воздействию разнообразных ростовых факторов и культуральных сред, добавляя к ним прежде всего маркеры развития и затем превращая их целиком в клетки хорды. Как только ученые получили клетки хорды, они использовали сходную химическую процедуру, чтобы превратить их в клетки типа NP. В лаб. процесс дифференцировки отслеживался с использованием изображений флуоресцентных клеток, которые тестировались на наличие необходимых маркеров во время каждой ступени.

"Процесс можно рассматривать как двухэтапный," говорит Setton. "Вы можете направить его в одном направлении, но и в другом точно также. Я могу направить его в направлении нервов, но направлял, чтобы они становились костью. Мы не знали какая комбинация будет работать. Это потребовало от нас много времени, чтобы скомбинировать очень приемлемое. И теперь мы делаем это с очень высокой производимостью."

"Если вы думаете о регулируемом медицинском продукте, то необходимо определять класс его на каждой стадии его использования и на каждой стадии его развития," сказала она. "Как только вы дойдете до производства самодвижущейся части, вы должны наладить контроль качества на каждой стадии. Это то, чем мы занимаемся теперь."

Setton заявляет, что следующими ступенями исследования будут включение оценки внешесредовых сигналов -- таких как жесткость культуральной поверхности, клеточная топография и как клетки прикреплены -- и наблюдать за их влиянием на трансформации hiPSCs.