Naukowcy stworzyli tkanki mogące się poruszać

W drodze wzrostu od pojedynczej komórki aż po żywe ukształtowane struktury, organizm składa się i rozciąga niczym bajeczne origami. Bioinżynierowie z San Francisco udowodnili, że wiele złożonych kształtów tworzących ciała ssaków oraz ich wewnętrzne struktury tkanek, można odtworzyć za pomocą prostych instrukcji. W ten sposób budują scenę dla przyszłych zastosowań, począwszy od hodowli ludzkiej tkanki aż po lekkie roboty biologiczne.

Co porusza owe tkanki?

W swoim nowym artykule — opublikowanym 28 grudnia 2017 r. w czasopiśmie Developmental Cell, naukowcy odkryli, że wyspecjalizowane komórki zwane mezenchymalnymi odgrywają szczególną rolę w składaniu niektórych tkanek w trakcie rozwoju. Komórki te podobnie do pająków tworzą sieć włókien zewnątrzkomórkowej matrycy (extracellular matrix – ECM) w celu wsparcia strukturalnego tkanki.

Badacze odkryli, że mezynchemalne komórki występujące w różnych częściach ciała, wytwarzają wewnętrzne siły w tkankach, tworząc tym samym różne kształty. Taki proces zachodzi w podobnych do palców kosmkach jelit , które wyścielają tkanki jelita oraz biorą udział w procesie trawienia.

Tkankowa fantastyka naukowa.

Naukowcy następnie wykazali, że mogą z powodzeniem wykorzystać te naturalnie występujące procesy, na próbkach tkanek w laboratorium. Poprzez ułożenie określonych wzorców ludzkich komórek mezenchymalnych, badacze mogli spowodować, że cienkie płatki żywych tkanek składały się, formując miski, cewki, a nawet niewystępujące w przyrodzie sześciany.

W taki sposób wyglądało formowanie się żywej stworzonej w labolatorium tkanki.
W taki sposób wyglądało formowanie się żywej hodowanej w labolatorium tkanki. Zdj. Engadget

„Naukowcy zaczynają lepiej rozumieć i kontrolować biologię. W tym przypadku wewnętrzna zdolność mechanicznie aktywnych komórek do pobudzania zmian w formowaniu tkanki stanowi podstawę do budowania złożonych i funkcjonalnych tkanek syntetycznych”- powiedział starszy autor Zev Gartner, profesor chemii farmaceutycznej. Jego celem jest przekształcenie biologii w dyscyplinę inżynierską.

Tkanki z drukarki.

Jednym z celów pracy, jak wspomina Gartner, jest stworzenie tkankowych organoidów. Organoidy są to małe, wyhodowanych w laboratorium tkanki, zwykle z komórek macierzystych pobranych od człowieka. Organoidy stają się coraz bardziej popularnym narzędziem medycyny precyzyjnej. Wykorzystywane są na przykład, jako materiał do badania leków przeciwko jakiejś chorobie.

“Nie można tak po prostu wydrukować żywej tkanki bezpośrednio za pomocą biotuszu i drukarki 3D” – powiedział Gartner. “Należy stworzyć szablon, który będzie ewoluował w miarę upływu czasu, co nazywa się biodrukowaniem 4D”.

Gartner i jego zespół muszą poznać jeszcze wszystkie wzorce, które kontrolują odkształcanie tkanki. Czerpiąc inspirację z określonych etapów rozwoju zarodka, próbują dowiedzieć się, w jaki sposób komórki te różnicują się w odpowiedzi na mechaniczne zmiany zachodzące podczas odkształcania tkanki in vivo. W przyszłości Gartner wyobraża sobie wykorzystanie tych zasad do laboratoryjnej uprawy ludzkich narządów bądź budowania z żywych materiałów lekkich robotów.

Nieograniczone możliwości inżynierii tkankowej.

„Zaczynamy dostrzegać, że możliwe jest odtworzenie naturalnych procesów rozwojowych, a działając w sposób inżynierski budować tkanki” – powiedział, dr Alex Hughes, doktor habilitowany z laboratorium Gartnera. „To zupełnie nowe spojrzenie w dziedzinie inżynierii tkankowej”

„Zadziwiające było dla nas to, jak dobrze to wszystko działa i jak prosto zachowują się komórki” – powiedział Gartner. „Mamy dowód na to, że z perspektywy inżynierskiej, to co możemy z tym zrobić, jest ograniczone jedynie przez naszą wyobraźnię”.

Jeśli zaciekawiła Cię inżynieria tkankowa koniecznie musisz przeczytać o wyhodowanych w laboratorium bijących mini-sercach.

Podobał Ci się artykuł ? Podziel się nim na twoim medium społecznosciowym