Naukowcom udało się wyhodować tkankę sercową na liściach szpinaku  

Dodaj do ulubionych

Naukowcom udało się wyhodować tkankę sercową na liściach szpinaku  

Naukowcy poddali gruntownej analizie układ naczyniowy roślin celem rozwiązania jednego z głównych problemów uniemożliwiających regenerację tkanek i organów ludzkiego ciała z jakim zmaga się bioinżynieria.

 

Naukowcy podejmujący próby skalowania tkanki ludzkiej z niewielkich próbek do pełnowymiarowych tkanek oraz organów stają przed niewyobrażalnym wręcz wyzwaniem. Muszą oni bowiem stworzyć układ naczyniowy, który to dostarczać będzie krew do rozwijającej się tkanki. Badacze z Politechniki Worcester skorzystali w tym celu ze struktur roślinnych – umożliwiło to wyhodowanie komórek sercowych na ich liściach.  

 

Obecnie stosowane techniki bioinżynieryjne (jak na przykład drukowanie trójwymiarowe), nie dają możliwości tworzenia sieci naczyń krwionośnych z zachowaniem wszystkich naczyń włosowatych niezbędnych do transport tlenu, składników odżywczych oraz istotnych molekuł potrzebnych do właściwego rozwoju tkanki. Aby rozwiązać ten problem, zespół naukowców z Politechniki  Worcester (WPI), Uniwersytetu Wisconsin-Madison oraz Uniwersytetu Stanowego Arkansas postanowił wykorzystać układ naczyniowy typowy dla roślin. Raport sporządzony przez ekspertów, zatytułowany "Ze świata ludzi do królestwa rośliny: Wykorzystanie roślin bezkomórkowych jako bazy pod rozwój żywych tkanek" pojawi się w majowym wydaniu magazynu Biomaterials.

 

"Układy roślinne oraz zwierzęce wykorzystywane do transportu płynów, substancji chemicznych oraz makromolekuł znacznie się od siebie różnią. Można jednak zauważyć niezwykłe podobieństwa w ich strukturze naczyniowej" napisali autorzy. "Wykorzystanie do eksperymentów roślin pozbawionych komórek to bez wątpienia przełom w bioinżynierii, który popchnie tę dziedzinę nauki na zupełnie nowe tory."

 

W ramach eksperymentów, zespołowi ekspertów udało się wyhodować komórki sercowe na powierzchni roślin. Były one w stanie transportować płyny, których cząsteczki zbliżone były wielkością do tej charakterystycznej dla ludzkiej krwi. Najlepsze efekty dała hodowla komórek na liściach szpinaku. Wskazuje to na możliwość ich wykorzystania do wytwarzania całych warstw komórek sercowych, które to następnie mogą zostać wykorzystane celem leczenia pacjentów zmagających się z chorobami mięśnia sercowego.  

 

Inne rośliny bezkomórkowe również stanowić mogą bazę hodowlaną. "Przed nami w dalszym ciągu daleka droga, jednakże obecne rezultaty są wysoce obiecujące" powiedział doktor Glenn Gaudette, profesor bioinżynierii na Uniwersytecie WPI oraz autor raportu. "Zastosowanie określonych typów roślin do namnażania komórek ludzkich pozwoli rozwiązać wiele problemów, z którymi borykała się do tej pory bioinżynieria."

 

W projekcie (poza Gaudette), udział wzięli doktor Tanja Dominko, profesor zwyczajna biologii i biotechnologii specjalizująca się w molekularnych mechanizmach rozwoju komórek; doktor Pamela Weathers, profesor biologii i biotechnologii oraz biologii roślin; jak również doktor Marsha Rolle, profesor zwyczajna bioinżynierii, której specjalizacją jest wytwarzanie komórek układu krwionośnego. Eksperci współpracowali także z biologami i bioinżynierami z Wisconsin oraz Arkansas. "Nasz projekt pokazuje jak istotne są badania interdyscyplinarne" powiedział Gaudette. "Wymiana doświadczeń z ekspertami biegłymi w innych dziedzinach może przyczynić się do przełomu naukowego."

 

Głównym autorem badania jest Joshua Gerslak, doktorant pracujący w laboratorium Gaudette'a, który to pomógł opracować oraz przeprowadzić eksperymenty. Opracował on także wydajny sposób usuwania komórek roślinnych z liści szpinaku poprzez przepuszczanie odpowiednio przygotowanej substancji przez ich układ naczyniowy. "W swojej karierze naukowej już niejednokrotnie usuwałem komórki z ludzkiego serca. Układ naczyniowy liści szpinaku od razu skojarzył mi się z aortą. Postanowiłem więc, że w ramach eksperymentów przeprowadzę podobną procedurę jak w przypadku organów ludzkich" powiedział Gershlak. "Początkowo nie wiedziałem czy metoda ta zadziała, jednakże okazała się ona wysoce skuteczna. Co ważne, możliwe jest także jej zastosowanie w innych roślinach."

 

Po wypłukaniu z rośliny komórek, pozostałością jest baza roślinna składająca się głównie z celulozy, naturalnej substancji nieszkodliwej dla ludzi. "Celuloza jest biokompatybilna. Wykorzystywana była w wielu innych projektach medycyny regeneracyjnej, takich jak hodowanie naczyń włosowatych, szpiku kostnego, czy naskórka" napisali autorzy.

 

Naukowcom udało się usunąć komórki z liści szpinaku, pietruszki, bylicy rocznej oraz korzeni orzechowca. Uważają oni, że opracowana metoda może okazać się skuteczna również w przypadku wielu innych gatunków roślin, umożliwiając dalszy rozwój medycyny regeneracyjnej. "Liście szpinaku doskonale nadają się do hodowania komórek unaczynionych, takich jak komórki serca, natomiast rośliny gatunku Impatiens – do komórek tętniczych. Nietypowa struktura niektórych drzew umożliwić może z kolei efektywne wytwarzanie szpiku kostnego."

 

Wykorzystywanie roślin jako bazy pod hodowlę komórek niesie za sobą również korzyści ekonomiczne oraz środowiskowe. "Stosując w swoich badaniach komórki roślinne jesteśmy w stanie uniknąć wykorzystywania kosztownych, wysoce złożonych materiałów kompozytowych. Rośliny łatwo jest wyhodować w kontrolowanym środowisku. Synergia układu naczyniowego roślin oraz technik usuwania komórek umożliwia nam pozyskanie wysokiej jakości bazy pod rozwój komórek relatywnie niewielkim kosztem."

 

Na uniwersytecie WPI badania kontynuowane będą na wielu płaszczyznach. Gaudette oraz jego zespół podejmą między innymi działania mające na celu optymalizację procedury usuwania komórek oraz określenia typów roślin mogących stanowić bazę pod hodowlę komórek ludzkich. Analizie poddana zostanie także możliwość stworzenia uzupełniającej sieci naczyniowej odprowadzającej krew oraz płyny z komórek ludzkich. 7 kwietnia bieżącego roku, Gershlak zaprezentuje opracowaną technologię oraz wyniki obecnie przeprowadzonych eksperymentów podczas Ceremonii Wręczenia Nagród Narodowej Akademii Wynalazców w Bostonie, gdzie będzie on miał możliwość przedstawienia wyników swojej pracy ponad 200 wynalazcom oraz liderom w dziedzinie komercjalizacji innowacyjnych rozwiązań technologicznych.   

 

Autor: Stylnazdrowie.pl

Redakcja poleca
comments powered by Disqus

Powrót ↑