Исследование: новый метод контроля пространственного распределения клеток в микроокружении

Живые системы обладают сложной архитектурной организацией различных типов клеток в определённых микроокружениях. Взаимодействия между разными типами клеток контролируют функции тканей, такие как работа печени и сердца, метастазирование опухолей и эмбриональное развитие.

Воспроизведение этих сложных связей полезно для создания здоровых тканей в регенеративной медицине, моделей опухолей для открытия лекарств, а также для изучения эмбриогенеза и морфогенеза тканей. Однако контролировать пространственную организацию нескольких типов клеток в заданных микроокружениях с помощью предыдущих методов было сложно.

Исследователи из MIT разработали новую универсальную технику для контроля пространственного распределения нескольких типов клеток в заданных 3D-геометриях. Метод описан в статье, опубликованной 3 сентября в Advanced Materials. Они создали динамические микроструктуры из термочувствительного полимера, которые меняют форму в ответ на температуру. Используя это свойство, учёные засевали разные типы клеток при разных температурах, получая их пространственную организацию в квадратных и круглых геометриях.

Ведущий автор работы — аспирант Halil Tekin. Соавторы — студенты Jefferson Sanchez '13, Christian Landeros '14 и Karen Dubbin '12. Старшие авторы — Ali Khademhosseini и Robert Langer.

Применения метода:

• Создание биомиметических тканей: Используя разные формы матриц, можно воспроизвести микроструктуру дольки печени или сердечной ткани человека. Такие ткани полезны для тестирования лекарств, что может сократить время и затраты на эксперименты на животных. Их также можно имплантировать в организм.
• Моделирование опухолей: Метод позволяет пространственно организовать различные типы клеток, ассоциированных с конкретной опухолью, и создать её реалистичную модель для изучения взаимодействий клеток и открытия лекарств.
• Изучение эмбрионального развития: Предыдущие методы не позволяли имитировать динамически меняющуюся геометрию эмбриона. Новые микроструктуры потенциально можно использовать для изучения ранних стадий развития, размещая ассоциированные клетки в различных геометриях. В будущем возможно создание микроструктур, меняющих форму в ответ на белки, секретируемые клетками, что позволит точнее воспроизвести эмбриогенез.