Новый метод — шаг к 3D-печати человеческих тканей
Команда биоинженеров и биомедиков из Сиднейского университета и Детского медицинского исследовательского института (CMRI) в Уэстмиде использовала 3D-фотолитографическую печать для создания сложной среды, имитирующей архитектуру органа, в которой собирается ткань.
Исследователи применили биоинженерные методы и методы культивирования клеток, чтобы направить стволовые клетки, полученные из клеток крови или кожи, на путь специализации и сборки в органоподобную структуру.
Подобно тому, как игла проигрывателя движется по бороздкам винила, создавая музыку, клетки используют стратегически расположенные белки и механические сигналы, чтобы ориентироваться в своей среде, воспроизводя процессы развития. В новом исследовании команда использовала микроскопические механические и химические сигналы для воссоздания клеточной активности во время развития.
Профессор Хала Зрейкат: «Наш новый метод служит для клеток инструкцией, позволяя им создавать ткани, которые лучше организованы и больше напоминают свои естественные аналоги. Это важный шаг к возможности 3D-печати функционирующих тканей и органов».
Доктор Питер Ньюман: «Представьте, что вы пытаетесь построить замок из Lego, просто рассыпав кубики на столе. Без четкого плана вы получите бесформенную кучу. То же самое и со сборкой органов из клеток. Мы создали пошаговый процесс, который направляет каждый "строительный блок" точно на свое место».
С помощью этого подхода команда создала костно-жировую сборку, напоминающую структуру кости, и сборку тканей, имитирующую процессы раннего развития млекопитающих.
Изучение сложных тканевых структур (органоидов) помогает понять, как развиваются и функционируют органы, а также как болезни возникают из-за генетических мутаций и ошибок развития. Это знание способствует разработке клеточной и генной терапии.
Профессор Хала Зрейкат: «Помимо понимания "инструкции по сборке" жизни, этот метод имеет огромное практическое значение. Он может способствовать выращиванию функциональных тканей в лаборатории, что в будущем может радикально сократить листы ожидания на трансплантацию органов».
Доктор Питер Ньюман: «Эта технология может революционизировать изучение болезней. Создавая точные модели пораженных тканей, мы можем наблюдать за развитием болезни и реакцией на лечение в контролируемой среде».
Профессор Патрик Там (CMRI): «Раньше мы могли выращивать из стволовых клеток разные типы клеток, но не могли контролировать, как они дифференцируются и организуются в 3D-пространстве. Сейчас мы можем направлять стволовые клетки к формированию конкретных типов клеток и правильно организовывать их во времени и пространстве, воспроизводя реальное развитие органа».
Исследователи надеются, что эта работа может быть использована для лечения потери зрения, вызванной возрастной макулярной дегенерацией или наследственными заболеваниями, приводящими к гибели фоторецепторов сетчатки.
Профессор Патрик Там: «Если мы сможем сгенерировать "заплатку" из клеток и увидеть, как функционирует вся система, то сможем исследовать терапии по замене погибших клеток глаза здоровыми. Это имело бы огромное значение».
Следующим шагом команды станет дальнейшее развитие этой техники для прогресса в регенеративной медицине и поиска новых подходов к лечению многих заболеваний.