Швейцарские ученые печатают искусственные живые ткани

Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) сделали важный шаг к созданию искусственного живого материала. Они разрабатывают технологию, которая в будущем позволит «печатать» живые конструкции, напоминающие человеческие ткани, где клетки могут развиваться и взаимодействовать скоординированно и физиологически. Результаты опубликованы в журнале Advanced Materials.

Основа для будущих тканей

На данном этапе ученые не создали ткань в строгом смысле, а изучили способ структурирования биологических материалов в трех измерениях. Эта работа улучшит культивирование клеток и станет основой для создания тканей.

Технология, плод совместных исследований Инженерной школы (STI) и Школы наук о жизни (SV) EPFL, в перспективе позволит печатать ткани по каплям.

Создание «биологических чернил»

Ключевая задача — разработка подходящих «чернил». Просто смешать нужные ингредиенты недостаточно: клетки растут хаотично и не формируют жизнеспособную ткань.

Клеткам необходимо окружение, которое посылает правильные сигналы для специфического поведения — пролиферации, миграции, дифференцировки или гибели. В естественных тканях эти сигналы исходят от молекул сложного внеклеточного матрикса (ECM). Ученые реконструировали этот матрикс, изучив коммуникацию между клетками и молекулами ECM, и создали новый тип биологических чернил.

Техническое решение: гель и стратегия печати

Исследователи из двух лабораторий микросистем EPFL под руководством профессоров Юргена Брюггера и Филиппа Рено разработали:

• Гель на основе концентрированного кальция, служащий основой для построения ткани.
• Стратегию печати каплями, при которой капля чернил, попадая на поверхность, прилипает к ней и сохраняет форму, не растекаясь.

«Различные элементы ткани не смешиваются бесконтрольно, — объясняет Брюггер. — Материал быстро полимеризуется, становится гибким и податливым, что позволяет собирать несколько слоев и создавать каналы, необходимые для перфузии жидкости, поступления питательных веществ и удаления отходов».

Перспективы: тестирование лекарств

«Благодаря сочетанию этих технических и биологических достижений мы движемся к выращиванию ткани, в которой клетки развиваются и живут счастливо», — говорит профессор Маттиас Лутоф.

Хотя до создания полноценной ткани еще далеко, технология имеет перспективное среднесрочное применение. «Многообещающее направление — разработка 3D-конструктов, функционирующих как человеческие ткани, которые можно использовать в качестве моделей для тестирования новых лекарств, — отмечает Лутоф. — Это не только интересно с биологической точки зрения, но и может сократить потребность в испытаниях на животных».