3D-печать растительных клеток открывает перспективы для изучения их функций

Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали воспроизводимый метод изучения клеточной коммуникации между разными типами растительных клеток с помощью их 3D-биопечати. Понимание того, как клетки растений взаимодействуют друг с другом и со средой, важно для изучения их функций и может привести к созданию лучших сортов сельскохозяйственных культур и оптимальных условий выращивания.

Учёные напечатали клетки модельного растения Arabidopsis thaliana и сои, чтобы проверить не только их жизнеспособность после печати, но и то, как они приобретают и меняют свою идентичность и функцию.

Процесс 3D-биопечати

Вместо чернил или пластика используется «биочернила» — живые растительные клетки. Процесс требует стерильной среды (используется УФ-фильтр) и нескольких печатающих головок для одновременного нанесения разных биочернил.

Печатались протопласты (клетки без клеточной стенки) вместе с питательными веществами, гормонами роста и загустителем агарозой. Агароза обеспечивает клеткам каркас и поддержку.

Ключевые результаты

• Жизнеспособность: Более половины напечатанных клеток оставались жизнеспособными и со временем делились, образуя микрокаллусы (небольшие колонии клеток). Этот показатель сравним с ручным пипетированием, что указывает на безопасность процесса печати.
• Регенерация: Более 40% отдельных эмбриональных клеток сои оставались жизнеспособными через две недели после печати и также формировали микрокаллусы.
• Клеточная идентичность: Напечатанные клетки сохраняли свойства стволовых клеток — делились и экспрессировали специфические гены. Исследователи смогли проанализировать экспрессию генов на уровне отдельных клеток после печати.

Значение работы

Метод 3D-биопечати позволяет:

• Высокопроизводительно изучать регенерацию клеток сельскохозяйственных растений.
• Точнее контролировать архитектуру клеточных структур (слои, соты).
• Идентифицировать оптимальные условия (питательные вещества, каркас) для поддержания жизнеспособности и коммуникации клеток в контролируемой среде.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.