В сфере регенеративной медицины одна из важнейших задач ученых — контролировать дифференциацию клеток. Например, верно проконтролированная дифференциация стволовых клеток позволяет выращивать органы в лабораторных условиях, а также менять поврежденные клетки на здоровые.

Существуют несколько подходов к контролю дифференциации стволовых клеток. Первый заключается в использовании химических стимуляторов. Однако при том, что этот метод позволяет получать определенный тип клеток, с помощью него невозможно воспроизвести всю сложность живого организма, внутри которого сосуществуют несколько типов клеток — ведь именно в результате взаимодействия клеток разных типов формируются органы.

Существует и другой метод, основанный на биохимических законах развития клеток. Он заключается в «упаковывании» стволовых клеток в своего рода «капсулы», функции которых повторяют функции среды существования эмбриона. Эти «капсулы» называются эмбриоидными телами. Так же, как и внутри реального эмбриона, в эмбриоидных телах происходит межклеточное взаимодействие. Установлено, что параметры эмбриоидного тела, такие как количество клеток, размеры, характеристики формы, влияют на то, какие типы клеток будут рождаться внутри него.

Но и этот метод имеет проблемную сторону: ученые не могут контролировать упомянутые выше параметры, поэтому им приходится производить большое количество эмбриоидных тел и выбирать лишь некоторые из них — те, что отвечают требуемым параметрам, а значит способны производить необходимые ученым типы клеток.

Ученые из Университета технологий и дизайна Сингапура обратили внимание на проблемы этих двух методов и предложили сферу для разработки альтернативы. Эта сфера — аддитивные технологии и 3D-печать. Исследование, проведенное учеными, было опубликовано в журнале Bioprinting.

Прибегнув к междисциплинарному подходу, комбинирующему технологию 3D-печати и естественнонаучные знания, ученые напечатали несколько маломасштабных девайсов, с помощью которых можно эффективно и точно контролировать формирование и параметры эмбриоидных тел. Ученые продемонстрировали действенность своего метода: с помощью девайсов, созданных с использованием 3D-печати, им удалось отрегулировать параметры эмбриоидного тела так, чтобы внутри него развивались кардиомиоциты — клетки, входящие в состав сердца.

Технология 3D-печати давно применяется в биологии, с помощью нее создаются искусственные ткани и органы. Теперь, благодаря сингапурским ученым, к этому списку достижений биопечати добавляется возможность контролировать формирование клеток в лабораторных условиях в реальном времени.

фото: SUTD

Источник