Они надеются создать трехмерные ткани и органы, используя стволовые клетки в качестве «чернил».
Исследование биоинженерии искусственных клеток печени, 26/10/2012: Биоинженерный «принтер», разработанный биоинженерами доктором Уиллом Шу и студентом-биоинженером Аланом Фолкнер-Джонсом для проекта по производству искусственных клеток печени. Фотография для Университета Хериот-Ватт от: Colin Hattersley Photography - [email protected] - www.colinhattersley.com - 07974 957 388. Colin Hattersley
3D-принтеры могут производить детали для оружия, крылья самолетов, продукты питания и многое другое, но этот новый 3D-печатный продукт может быть самым безумным: стволовые клетки человеческого эмбриона.
Используя стволовые клетки в качестве «чернил» в 3D-принтере, исследователи из Шотландии надеются в конечном итоге создать 3D-печатные органы и ткани. Группа ученых из Университета Хериот-Ватт использовала специально разработанный клапанный метод для нанесения целых живых клеток на поверхность по определенному образцу.
Клетки плавали в «био-чернилах», если использовать терминологию исследователей, разработавших эту технику. Они смогли выдавить крошечные капельки, содержащие пять клеток или меньше на каплю, различных форм и размеров. Чтобы получить скопления клеток, команда сначала распечатала клетки, а затем наложила на них бесклеточные биочернила, в результате чего появились более крупные капли или сфероиды клеток. Клетки будут группироваться внутри этих сфероидов. Размер сфероида является ключевым, потому что стволовым клеткам нужны определенные условия для правильной работы. Вот почему очень точно контролируемая 3D-печать может быть столь ценной для исследования стволовых клеток.
После того как их выдавили из тонкого клапана, клетки все еще были живыми и жизнеспособными и могли трансформироваться в любую другую клетку в организме, говорят исследователи. Это первый случай, когда кто-либо напечатал эмбриональные стволовые клетки человека, сказал ведущий исследователь Уилл Вэньмиао Шу, профессор Heriot-Watt. Но почему?
В конце концов, их можно будет использовать для распечатки новых тканей или в качестве наполнителя внутри существующих органов, которые будут регенерироваться. По словам Джейсона Кинга, менеджера по развитию бизнеса Roslin Cellab, одного из партнеров по исследованию, это может даже ограничить тестирование новых лекарственных соединений на животных, что позволит тестировать их на реальных тканях человека. «В долгосрочной перспективе [он может] предоставлять органы для трансплантации по запросу, без необходимости донорства и без проблем с подавлением иммунитета и потенциальным отторжением органов», - сказал он в своем заявлении.
Команда взяла стволовые клетки из эмбриональной почки и из хорошо изученной линии эмбриональных клеток и вырастила их в культуре. Им пришлось построить специальный резервуар - назовем его чернильницей - для безопасного размещения хрупких ячеек, а затем они добавили несколько сопел большого диаметра. Подача сжатого воздуха перекачивает ячейки из чернильницы в клапаны, на конце которых находятся сопла под давлением. Команда могла контролировать количество дозируемых клеток, изменяя любой из факторов, включая пневматическое давление, диаметр сопла или время, в течение которого сопло оставалось открытым.
Логотип университета
Сначала исследователи печатали капли, но в конечном итоге они были настолько точными, что создали клеточные сфероиды различных форм и размеров, как логотип университета выше. Одна интересная особенность: клетки также образовывали сфероиды в чернильницах. Чтобы объяснить это, нужно проделать дополнительную работу.
Исследователи также предприняли несколько шагов, чтобы убедиться, что клетки выжили в процессе печати. Изучив результаты нескольких экспериментов, они обнаружили, что 99 процентов клеток все еще были жизнеспособны после прохождения через клапанный принтер. «Это подтверждает, что этот процесс печати не повредил клетки и не повлиял на жизнеспособность подавляющего большинства распределенных клеток», - пишут они в своей статье, которая публикуется в журнале IOP по регенеративной медицине Biofabrication.
Стволовые клетки очень сильны, потому что они могут развиваться в любую клетку тела. Эмбриональные стволовые клетки, взятые у человеческих эмбрионов на самых ранних стадиях развития, могут быть превращены в линии стволовых клеток, которые можно выращивать бесконечно. Это довольно спорно, особенно в этой стране. Но исследователи-медики считают, что они могут быть очень многообещающими для лечения целого ряда заболеваний человека: стволовые клетки могут дифференцироваться в нейроны, потенциально заменяя те, которые теряются при дегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера; или они могут дифференцироваться в клетки поджелудочной железы, излечивая диабет; и так далее.
Использование 3D-принтера для производства частей оружия было довольно спорным, особенно во время продолжающихся дебатов о стрельбе из оружия после Коннектикута. Но это может быть ничто по сравнению с этим.
Стволовые клетки, напечатанные на 3D-принтере