Znajdź zawartość

W wytwarzanych laboratoryjnie unaczynionych tkankach biodrukowane 3D zielenice mogą stanowić źródło tlenu dla ludzkich komórek. Autorzy publikacji z pisma Matter osadzili biodrukowane zielenice i komórki ludzkiej wątroby w trójwymiarowej matrycy hydrożelowej. To badanie jest pierwszym prawdziwym przykładem symbiotycznej inżynierii tkankowej; komórki roślinne i ludzkie są łączone w fizjologicznie znaczący sposób za pomocą biodruku 3D. Nasze studium jest unikatowym przykładem tego, jak wykorzystać często występującą w naturze strategię symbiotyczną do poprawy naszych umiejętności w zakresie produkowania funkcjonalnych tkanek - opowiada Y. Shrike Zhang, bioinżynier w Harvard Medical School oraz Brigham and Women's Hospital. Zapotrzebowanie na sztuczne tkanki, które zastępując zniszczone tkanki naturalne, odtworzą funkcję narządów, rośnie. W ostatnim dziesięcioleciu techniki biodruku 3D wykorzystywano do uzyskiwania rusztowań tkankowych. Zwykle biotusz osadza się na powierzchni, by uzyskać struktury 3D o zadanej architekturze i kształcie. W ten sposób można odtworzyć narządy i tkanki, z unaczynieniem, które pełni bardzo ważną rolę, włącznie. Zasadniczo biotusz naśladuje macierz pozakomórkową danej tkanki i wspiera wzrost zawieszonych komórek. Mimo postępów, głównym ograniczeniem pozostaje utrzymanie wystarczającego poziomu tlenu w wyprodukowanej tkance (tak by sprzyjał on przeżyciu, wzrostowi i funkcjonowaniu komórek). Naukowcy próbowali rozwiązać ten problem, uwzględniając biomateriały uwalniające tlen, jednak te nie działają przeważnie wystarczająco długo i niekiedy są toksyczne dla komórek, bo wytwarzają np. nadtlenek wodoru oraz inne reaktywne formy tlenu. Pilnie potrzeba metody długotrwałego dostarczania tlenu z wnętrza produkowanych tkanek - podkreśla Zhang. Próbując rozwiązać problem, zespół Zhanga posłużył się zielenicami Chlamydomonas reinhardtii. Na symbiotycznej relacji korzystają także zielenice, których wzrost jest częściowo wspierany przez dwutlenek węgla uwalniany przez ludzkie komórki. Pierwszym krokiem był biodruk 3D zielenic. Naukowcy enkapsulowali je w biotuszu złożonym głównie z celulozy. Amerykanie wybrali bioprinting EBB (ang. extrusion based bioprinting), czyli wytłaczanie, gdzie wykorzystywana jest wypełniana biotuszem strzykawka z długą igłą lub mikropipetą. Następnie biodrukowane zielenice i komórki pozyskane z ludzkiej wątroby umieszczano w trójwymiarowej matrycy hydrożelowej. Biodrukowane C. reinhardtii uwalniały tlen, korzystnie wpływając na żywotność i funkcje ludzkich komórek. Te ostatnie osiągały duże zagęszczenie i wytwarzały białka typowe dla wątroby. Na koniec zastosowano celulazę, która rozłożyła celulozowy biotusz. Ponieważ powstałe w ten sposób mikrokanały pokryły się śródbłonkiem, w wątrobopodobnej tkance powstała sieć waskularna. Dotąd nikt nie wspominał o opracowaniu nietrwałego biotuszu, który umożliwia początkową oksygenację, a następnie tworzenie naczyń w [...] konstrukcie tkankowym. To krytyczny krok [...]. Nim nowa metoda znajdzie zastosowanie w medycynie regeneracyjnej czy w skryningu leków, trzeba ją najpierw ulepszyć. Dotyczy to, na przykład, podłoża hodowlanego zarówno dla zielenic, jak i dla ludzkich komórek. Poza tym, by zoptymalizować dostawy tlenu od zielenic, należałoby dostosować warunki oświetleniowe. Technologia ta nie może być od razu przeznaczona do stosowania u ludzi. Po etapie weryfikacji koncepcji konieczne są kolejne badania [...]. « powrót do artykułu