Napredak u bioštampanju funkcionalnog tkiva ljudskog srca putem dinamičnih promena oblika

Istraživači na irskom Univerziteta u Golveju razvili su način bioštampe tkiva koja menjaju oblik usled ćelijski generisanih sila, na isti način kao u biološkim tkivima tokom razvoja organa.

Nova nauka je fokusirana na replikaciju srčanih tkiva, približavajući istraživanje stvaranju funkcionalnih, bioštampanih organa, što bi imalo opsežne implikacije u modeliranju bolesti, skriningu lekova i regenerativnoj medicini.

Preporučujemo

Tehnologija bioštampe koristi žive ćelije u specijalizovanim biomaterijalima – supstance ili materijala koji mogu podržati žive ćelije i zbog svojih karakteristika mogu doprineti ćelijskog adheziji, proliferaciji i diferencijaciji tokom sazrevanja. Ova tehnologija obećava ogroman potencijal za laboratorijski stvorene organe koji su veoma slični ljudskim.

Međutim, bioštampanje potpuno funkcionalnih organa ostaje veliki izazov. Na primer, iako bioštampana srčana tkiva mogu da kontrahuju, njihova moć kontrakcije često je znatno slabija nego kod srca zdrave odrasle osobe.

Tradicionalni metodi bioštampe često imaju za cilj direktnu reprodukciju finalnog anatomskog oblika organa, poput srca – previđajući tako ključnu ulogu dinamičnih promena oblika tokom prirodnog embrionalnog razvoja.

Na primer, srce počinje kao jednostavna cev koja prolazi kroz niz savijanja radi formiranja svoje zrele strukture sa četiri komore. Ove promene oblika su bitne za razvoj srčanih ćelija.

„Naš rad predstavlja novu platformu za bioštampu tkiva koja prolaze kroz programiranu i predvidljivu 4D promenu oblika pokrenutu ćelijski generisanim silama. Otkrili smo da promena oblika popravlja strukturnu i funkcionalnu razvijenost bioštampanih srčanih tkiva“, kažu naučnici.

Istraživanje je pokazalo da ćelijski generisane sile mogu da upravljaju promenom oblika bioštampanih tkiva i da je moguće kontrolisati stepen promene oblika putem modifikacije faktora kao što su inicijalna geometrija štampe i čvrstine biomaterijala.

Promena oblika je određivala postrojavanje ćelija i unapređivala kontraktivna svojstva tkiva. Istraživači su takođe razvili kompjuterski model za predviđanje promene oblika tkiva.

„Istraživanje pokazuje da sa dozvoljavanjem promene oblika bioštampana srčana tkiva počinju da pulsiraju jače i brže. Ograničen razvoj bioštampanih tkiva je veliki izazov. Ovo nam omogućava da napravimo razvijenije bioštampano srčano tkivo, sa mogućnošću sazrevanja u laboratoriji, boljom replikacijom strukture srca odraslog čoveka“, kažu autori studije.

Dalek je put do bioštampanja funkcionalnih tkiva koja bi mogla biti implantirana u ljude i budući rad će morati da istraži kako se bioštampa može podesiti za razmere ljudskog srca.

Treba integrisati krvne sudove da bi tako velike strukture ostale žive u laboratoriji, ali smo bliže stvaranju funkcionalnih bioštampanih organa koji će imati brojne primene u kardiovaskularnoj medicini.

(Telegraf Nauka/University of Galway)