Новый метод — шаг к будущей 3D-печати тканей человека

Jun 19, 2023

11 августа 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Сиднейского университета

Команда биоинженеров и ученых-биомедиков из Сиднейского университета и Детского медицинского научно-исследовательского института (CMRI) в Вестмиде использовала 3D-фотолитографическую печать для создания сложной среды для сборки ткани, имитирующей архитектуру органа.

Команды возглавляли профессор Хала Зрейкат и доктор Питер Ньюман из Школы биомедицинской инженерии Сиднейского университета, а также биолог развития профессор Патрик Тэм, возглавляющий отдел исследований эмбриологии CMRI. Их статья была опубликована в журнале Advanced Science.

Используя методы биоинженерии и клеточной культуры, этот метод был использован для того, чтобы приказать стволовым клеткам, полученным из клеток крови или клеток кожи, стать специализированными клетками, которые могут собираться в органоподобную структуру.

Подобно тому, как игла проигрывателя проходит по виниловым канавкам, создавая музыку, клетки используют стратегически расположенные белки и механические триггеры, чтобы перемещаться по сложной среде, воспроизводя процессы развития. В последних исследованиях команды использовались микроскопические механические и химические сигналы, чтобы воссоздать клеточную активность во время развития.

Профессор Хала Зрейкат сказала: «Наш новый метод служит инструкцией для клеток, позволяя им создавать ткани, которые лучше организованы и более похожи на свои естественные аналоги. Это важный шаг на пути к возможности печатать рабочие ткани и органы на 3D-принтере». "

Доктор Ньюман сказал, что создание тканей из клеток требует подробных инструкций, что мало чем отличается от строительства здания из множества различных частей: «Представьте, что вы пытаетесь построить замок Lego, беспорядочно разбрасывая блоки на столе и надеясь, что они упадут в нужное место. ... Даже несмотря на то, что каждый блок предназначен для соединения с другими, без четкого плана у вас, скорее всего, получится нечто, больше похожее на большую кучу разъединенных блоков Lego, чем на замок».

«То же самое можно сказать и о построении органов и тканей из клеток: без конкретных инструкций клетки, скорее всего, будут непредсказуемо группироваться в неправильных структурах. Что мы эффективно сделали, так это создали пошаговый процесс, который направляет каждый строительный блок». к тому, куда именно он должен идти и как он должен соединяться с другими», — сказал доктор Ньюман.

«В соответствии с этим подходом в нашей недавно опубликованной работе применяется новый метод 3D-печати для определения инструкций для клеток, которые направляют их к формированию более организованных и точных структур. Благодаря этому мы создали сборку костно-жировой ткани, которая напоминает структуру кости и совокупность тканей, которые напоминают процессы раннего развития млекопитающих».

Исследования сложных тканевых и органоподобных структур, известных как органоиды, помогают исследователям понять, как органы развиваются и функционируют, а также как заболевания, поражающие орган, могут быть вызваны генетическими мутациями и ошибками развития. Знания, полученные в результате исследования, также позволяют разрабатывать клеточную и генную терапию заболеваний. Способность генерировать нужные типы клеток дополнительно обеспечивает возможность производства клинически значимых стволовых клеток для терапевтических целей.

Профессор Хала Зрейкат сказала: «Помимо понимания сложной «инструкции» жизни, этот метод имеет огромное практическое значение. Например, в регенеративной медицине, где существует острая потребность в трансплантации органов, дальнейшие исследования с использованием этого подхода могут способствовать росту "Функциональных тканей в лаборатории. Представьте себе будущее, в котором список ожидания на трансплантацию органов может быть радикально сокращен, потому что мы можем создавать в лаборатории такие ткани, которые достаточно напоминают их естественные аналоги".