211service.com
Audiniai, kurie susikuria patys
Ląstelės, padengtos lipniomis DNR dalelėmis, gali savaime susiburti į funkcines trimates mikrostruktūras. Šis „iš apačios į viršų“ požiūris į audinių inžineriją, sukurtas Lawrence'o Berkeley nacionalinės laboratorijos ir Kalifornijos universiteto Berklio mokslininkų, suteikia naują vienos iš didžiausių šios srities problemų sprendimą: sukurti daugialąsčius audinius su apibrėžtomis struktūromis. Skirtingai nuo metodų iš viršaus į apačią, kai mokslininkai stato ląstelių struktūras ant pastolių, nauja technika leidžia audinių inžinieriams diktuoti tikslią atskirų ląstelių geometrinę sąveiką.
Dviguba bėda: Dvi klasteriai susijungė ir sudaro didesnį, struktūriškai sudėtingesnį mikroaudinį. Keisdami kintamuosius ir įtraukdami ląsteles iš eilės iteracijos, mokslininkai tikisi sukurti vis sudėtingesnius mazgus.
Tyrėjai pradėjo nuo dviejų tipų ląstelių – vienos išskiria baltymą, vadinamą augimo faktoriumi, o kitam reikia augti. Bendraautoris Zevas Gartneris , dabar Kalifornijos universiteto San Francisko farmacijos chemikas, papuošė ląsteles vienos grandinės DNR fragmentais, pritvirtintais naudojant specializuotus cukrus, įtrauktus į ląstelės membraną. Dviejų tipų ląstelės turėjo viena kitą papildančias DNR grandines, kurios veikė kaip Velcro. Kai skirtingos ląstelės buvo sujungtos, jų papildomi DNR fragmentai susijungė į dvigubas grandines, sujungdami ląsteles. Prisijungusios prie savo baltymus gaminančių partnerių, nuo baltymų priklausomos ląstelės klesti. Be DNR dangos dviejų tipų ląstelės negali bendrauti, o priklausomos ląstelės miršta.
Keisdami santykinę dviejų tipų ląstelių koncentraciją, mokslininkai galėjo manevruoti ląsteles į tam tikras konfigūracijas. Pavyzdžiui, kai ląstelės buvo sujungtos santykiu vienas su vienu, jos tiesiog sudarė poras. Tačiau kai nuo augimo faktoriaus priklausomų ląstelių skaičius gerokai viršijo savo kolegas, jos suformavo būdingus trimačius grupes, kurių centre buvo viena augimo faktorių išskirianti ląstelė. Rezultatai pasirodė pirmadienį ankstyvame internetiniame leidime Nacionalinės mokslų akademijos darbai .
Šis metodas suteikia naują būdą atkurti audinių sudėtingumą, sako Ali Khademhosseini , Harvardo-MIT Sveikatos mokslų ir technologijų skyriaus ir Harvardo medicinos mokyklos docentas, kuris tyrime nedalyvavo. Dauguma audinių inžinerijos metodų sukuria erdvines struktūras naudojant pastolių medžiagas.
Kai susiformavo mikrostruktūros, Gartneris ir jo kolega Carolyn Bertozzi , Molekulinės liejybos nanomokslų tyrimų centro Berkeley laboratorijoje direktorius, įstrigo juos gelyje ir fluorescenciniu mikroskopu nufotografavo juos trimis matmenimis. Kadangi ląstelės paviršiaus DNR ilgainiui nėra stabili, dar neaišku, kiek laiko struktūros išsilaikys pačios. Mokslininkai šiuo metu tiria, ar susietos ląstelės pradės generuoti savo natūralias adhezijos molekules, kad jos liktų prijungtos, kai išnyks DNR ryšiai.
Kol kas šios mikrostruktūros yra pradinės – toli nuo viso organo struktūrinio sudėtingumo. Tačiau pakoreguodami ląstelių tipų santykį, DNR tankį ant ląstelių paviršių ir DNR sekų sudėtingumą, Gartneris ir Bertozzi tikisi sukurti didesnius ir sudėtingesnius mazgus. Žaisdami su šiais kintamaisiais galime pakeisti kuriamos struktūros tipą, sako Gartneris.
Vaizdo įrašas
Ląstelinis lipdukas: Taikant naują požiūrį į audinių inžineriją iš apačios į viršų, du skirtingi ląstelių tipai spontaniškai susirenka į tokias trimates mikrostruktūras kaip ši, kai jų paviršiai yra nusagstyti lipniomis atskiromis DNR grandinėmis. Kadangi raudonųjų kraujo kūnelių DNR papildo žaliųjų ląstelių DNR, jos natūraliai sulimpa, laikydami ląsteles arti.
Kreditas: Bertozzi Lab
Nors šis naujas metodas nėra pirmasis, sprendžiantis audinių inžineriją iš apačios į viršų, Gartner teigia, kad jis yra vienintelis, galintis pakankamai tiksliai apibrėžti, kaip atskiros ląstelės sąveikauja su savo kaimynais. Ir net jei paaiškės, kad ši technika nėra tinkama, pasak jo, ji iš esmės galėtų būti struktūriniai blokai, skirti naudoti kituose naujuose metoduose „iš apačios į viršų“, pavyzdžiui, spausdinant audinius po sluoksnio ar manipuliuojant lazeriu.
Khademhosseini sako, kad dar per anksti pasakyti, ar taikant naują techniką ilgainiui bus sukurti audiniai, tinkami naudoti regeneracinėje medicinoje. Jis turi daug potencialo ir ateityje gali suteikti gydymo būdų, tačiau norint sukurti kliniškai gyvybingą produktą, reikia įveikti kitus iššūkius. Pavyzdžiui, belieka išsiaiškinti, iš kur ateis ląstelės audiniui auginti ir kaip organizmas sukurs naujas kraujagysles persodintam audiniui maitinti.
Danas Dimitrijevičius , Šiaurės Teksaso universiteto Sveikatos mokslų centro Žmogaus audinių ir ląstelių inžinerijos laboratorijų direktorius, yra skeptiškesnis. Jis abejoja, ar taikant naują metodą pavyks sukurti stabilius, saugius ir funkcionalius audinius, kurie išliks persodinami į tikrą gyvą organizmą. Jis sako, kad tai įdomus mokslas, bet, kalbant apie audinių inžineriją, tai tikrai tempia.
Net jei regeneracinės medicinos požiūriu tai nėra naudinga, Gartneris mano, kad ši technika vis tiek gali būti naudinga kaip priemonė tiriant, kaip skirtingų tipų ląstelės bendrauja, pavyzdžiui, auglio formavimosi procese. Tai dabar suteikia mums naują įrankį, leidžiantį išimti šias struktūras iš žmogaus šeimininko – kur akivaizdu, kad jas labai sunku ištirti dėl daugelio techninių ir etinių priežasčių – ir sudėti jas į kolbą, kur galime jas išsamiai tyrinėti ilgą laiką. laikotarpiais, sako jis.