Les oreilles de pommes? Les promesses биоинженеров peur et agréable à la fois

Pour la percée de la science tire son inspiration de partout. Adhésif de la plaque avec des bactéries nous a donné le premier antibiotique, la pénicilline. La connexion de la levure de platine et l'électrode sous tension nous a donné un puissant agent chimiothérapeutique médicament — cisplatine. Le dr Andrew Pelling de l'Université Отттавы puise ses idées radicales des classiques de la science-fiction «la Petite boutique des horreurs». En particulier, il aime le principal antagoniste du film: людоедское plante «Aubry-2».

C'Est quelque chose de semblable à une plante avec des traits de mammifère, dit le Gommage à la conférence Exponentielle Medicine à San Diego cette semaine. «Nous avons donc commencé à se poser la question: est-il possible de le cultiver dans un laboratoire?».

Le but Ultime de Пеллинга, bien sûr, n'est pas, pour animer la science-fiction monstre. Au lieu de cela, il veut voir si les plantes ordinaires de fournir une structure pour le remplacement des tissus humains.

l'Épanouissement de механобиологии

La Culture de l'oreille humaine à partir de pommes peut sembler étrange processus, mais le point de départ Пеллинга consiste en ce que les fibres les entrailles étonnamment semblables à du microenvironnement dans lesquels les laboratoires sont généralement élevés биоинженерные des tissus humains.

Pour la fabrication de remplacement de l'oreille, par exemple, les scientifiques généralement découpés ou imprimés sur l'imprimante 3D creux de référence de la structure du luxe des matériaux biocompatibles. Ensuite, ils inoculé les cellules souche humaines dans cette structure et laborieusement fournissent un cocktail de facteurs de croissance et des nutriments, en incitant les cellules de croître. En fin de compte, à travers les semaines et les mois d'incubation, les cellules prolifèrent et se différencient en cellules cutanées sur les forêts. Le résultat est une биоинженерное l'oreille.

Le Problème est que le seuil d'entrée est très élevé: les cellules souches, les facteurs de croissance et des matériaux pour les forêts, tout est cher à l'achat et difficiles à produire.

Mais avez-vous besoin de ces composants dans la réalité?

«Nous pensons souvent à la biologie, à travers le prisme du génome ou de la biochimie», dit-Pelling. Mais les cellules et les tissus sont des composants — ils sont compressés et décalés, en produisant des forces mécaniques qui agissent les uns sur les autres.

Dans le cadre d'une série d'expériences Gommage et d'autres ont découvert que ces forces mécaniques ne sont pas simplement un sous-produit de la biologie; plutôt, ils radicalement régissent la sous-tendent les mécanismes moléculaires de la cellule.

Des études antérieures ont montré que chaque étape de la croissance des embryons — «le processus fondamental dans la biologie» — il est possible de réguler et de contrôler la mécanique de l'information. En d'autres termes, les forces physiques peuvent inciter les cellules de partager et de migrer à travers le tissu, parce que notre code génétique vise le développement de l'ensemble de l'organisme.

Dans le laboratoire de traction et la stimulation mécanique des cellules, apparemment radicalement changer leur comportement. Dans l'une des analyses de l'équipe de Пеллинга pour former des cellules cancéreuses sur la feuille des cellules de la peau, cultivés sur le fond de la boîte de Pétri. Les cellules cancéreuses se sont réunis en petites boules, former clair barrière entre микроопухолью et les cellules de la peau.

Mais quand une équipe de scientifiques a mis tout le système cellulaire dans un dispositif qui est légèrement растягивало — en imitant la respiration et le mouvement du corps — les cellules de la tumeur sont devenus agressifs, en pénétrant dans la couche de cellules de la peau.

«il n'y a aucune modification de gènes ou même de la biochimie. C'est purement mécanique, l'impact», dit-Pelling. «Entre ces choses, il existe une relation fondamentale».

Ce Qui est encore plus raide: pour que les forces mécaniques ont transformé le comportement des cellules, active la circulation n'est pas nécessaire. La forme du microenvironnement assez pour guider leurs actions.

Par Exemple, lorsque le Gommage a placé deux types de cellules dans la structure physique, avec des rainures, des cellules самоотделились pendant quelques heures, et un type a grandi dans les rainures, et l'autre sur les plus hautes corniches. Il suffit de sentir la forme de cette rainure, ils ont «appris» à se séparer et spatialement entrer.

Donc: en utilisant un formulaire, vous pouvez stimuler les cellules de former des complexes en trois dimensions du modèle.

Et c'est là pour nous aider à la pomme.

la Pomme… ou de l'oreille?

Sous le microscope микросреда de la pomme se trouve dans la même échelle de longueur, que et surfaces artificielles pour la fabrication de remplacement des tissus. Cette découverte a conduit les scientifiques à réfléchir: assurément, il est possible d'utiliser cette structure de la surface des plantes pour la culture d'organes humains?

Pour le vérifier, ils ont pris une pomme et lavé de toutes ses les cellules végétales, de l'ADN et d'autres biomolécules. Restent les seuls fibreuses de la forêt — ils sont coincés chez vous dans les dents. Lorsque la commande est placée à l'intérieur de l'homme et les animaux, les cellules ont commencé à se développer et se propager.

Après avoir inspiré le résultat, les scientifiques découper une pomme en forme de l'oreille humaine et répété le processus ci-dessus. Dans quelques semaines, les cellules se sont répandues et ont transformé un morceau de pomme dans le charnu de l'oreille humaine.

Bien Sûr, une forme ne sera pas suffisant. Le tissu doit également s'appliquer à l'intérieur de l'organisme.

Ensuite, l'équipe a implanté les pommes de la forêt directement sous la peau de souris. En seulement huit semaines, les cellules saines de la souris n'est pas seulement peuplé de la matrice, mais le corps du rongeur a également produit de nouveaux vaisseaux sanguins, qui ont aidé les forêts de vivre et de prospérer.

биоинженерной tissu il ya trois propriétés importantes: elle est sûre, elle биосовместима et elle est produite à partir de renouvelables, de l'éthique et de la source.

«Cette chose est une partie vivante du corps, étantcultivée dans la pomme, et il nous a fallu tout simplement aller à l'épicerie», dit-Pelling.

le Passage de la théorie à la pratique

Gommage en particulier s'enthousiasme pour ses résultats en raison de la simplicité: pas besoin de cellules souches ou exotiques, des facteurs de croissance. Élégant approche utilise simplement la structure physique de la plante.

Actuellement, L'équipe développe son travail jusqu'à trois principaux domaines de l'ingénierie tissulaire: les cartilages des tissus mous, des os, de la moelle épinière et les nerfs. L'importance est de mapper particulière de la microstructure de la plante avec du tissu.

Et pourquoi se limiter à un corps, qui nous a donné la nature? Si la forme des forêts sont le seul déterminant de l'ingénierie du tissu ou d'un organe, pourquoi ne pas créer vos propres formulaires?

Gommage s'est armé de cette idée et a créé une conception de la société qui sera de la forêt pour les trois différents types d'oreilles: les oreilles humaines, des oreilles pointues, comme Spock, et ondulés, qui peuvent, en théorie, de réprimer ou de l'amélioration des fréquences différentes.

En fin de compte, nous serons là, hein? Dites-nous dans notre