Le orecchie di mele? Promesse ingegneri paura e gioia contemporaneamente

Per una svolta scienza trae ispirazione da tutto il mondo. Appiccicoso piastra con i batteri ci ha regalato il primo antibiotico, la penicillina. Raccordo lievito con platino elettrodo sotto tensione ci ha dato un potente химиотерапевтический farmaco — cisplatino. Il dottor Andrew Pelling dell'Università di Отттавы trae le sue idee radicali dei classici di fantascienza «il Piccolo negozio degli orrori». In particolare, gli piace il principale antagonista del film: людоедское pianta «Aubrey-2».

Questo è qualcosa di simile a una pianta con i tratti di un mammifero, ha detto Pelling alla conferenza Exponential Medicine a San Diego in questa settimana. «Così abbiamo iniziato a chiedersi: è possibile far crescere in laboratorio?».

L'obiettivo Finale Пеллинга, naturalmente, non è quello di rivitalizzare fantascienza mostro. Invece si vuole capire se le normali piante di fornire la struttura per la sostituzione di tessuti umani.

Fioritura механобиологии

La Coltivazione dell'orecchio umano di mele può sembrare strano processo, ma il punto di partenza Пеллинга consiste nel fatto che le interiora fibrose sono sorprendentemente simili a microambiente in cui nei laboratori di solito sono coltivate биоинженерные tessuto umano.

Per la fabbricazione di sostituzione dell'orecchio, per esempio, gli scienziati di solito è tagliato o di stampare su una stampante 3D hollow strutture di sostegno di costosi materiali biocompatibili. Poi sono inoculati con le cellule staminali umane in questa struttura e faticosamente stanno applicando il suo cocktail di fattori di crescita e sostanze nutritive, inducendo le cellule a crescere. Alla fine, dopo settimane e mesi di incubazione, le cellule si applicano e si differenziano in cellule epiteliali sul foreste. Il risultato è биоинженерное orecchio.

Il Problema è che la soglia di ingresso è molto alto: le cellule staminali, fattori di crescita e materiali per l'armatura — tutto è costoso da acquistare e difficile da produrre.

Ma se questi componenti sono in realtà?

«spesso pensiamo di biologia attraverso il prisma del genoma o biochimica», dice Pelling. Ma le cellule e i tessuti sono vivi componenti — si sono allungati, vengono compressi e di essere spostati, producendo forze meccaniche che agiscono l'uno sull'altro.

Nel corso di una serie di esperimenti Pelling e altri hanno scoperto che queste forze meccaniche non sono solo un sottoprodotto di biologia; piuttosto, hanno rivoluzionato il modo di regolamentano alla base dei meccanismi molecolari delle cellule.

In Precedenza, gli studi hanno dimostrato che ogni fase di crescita degli embrioni — «fondamentale il processo in biologia» — è possibile regolare e controllare meccanica di informazioni. In altre parole, le forze fisiche possono indurre le cellule a condividere e a migrare attraverso il tessuto, perché il nostro codice genetico guida lo sviluppo di tutto il corpo.

Nel laboratorio di trazione e meccanica stimolazione delle cellule, a quanto pare, cambia radicalmente il loro comportamento. In uno dei test team Пеллинга messo delle cellule tumorali sul foglio delle cellule della pelle, coltivati sul fondo di Petri. Le cellule tumorali si sono riuniti in piccole palline, creando un chiaro barriera tra микроопухолью e le cellule della pelle.

Ma quando il team di scienziati ha messo tutto il sistema cellulare in un dispositivo che è un po ' растягивало — simulando il respiro e il movimento del corpo le cellule del tumore sono diventati aggressivi, penetrando nello strato delle cellule della pelle.

«Qui non c'è nessuna modifica dei geni o anche di biochimica. Questo è puramente un effetto meccanico», dice Pelling. «Tra queste cose c'è la comunicazione di base».

Cosa è ancora più interessante: al fine di forze meccaniche hanno trasformato il comportamento delle cellule, attiva il movimento non è necessario. Forma il microambiente è sufficiente per guidare le loro azioni.

Ad Esempio, quando Pelling messo due tipi di cellule nella struttura fisica con scanalature, le cellule самоотделились nel giro di poche ore, e un tipo cresciuto nelle scanalature, e l'altro alle più alte cenge. Solo sentendo la forma di questa superficie ondulata, hanno «imparato» a staccarsi e spazio stivato.

Quindi: utilizzando un solo modulo, è possibile stimolare le cellule a formare complessi modelli tridimensionali.

E qui ci aiuta la mela.

Mela… o l'orecchio?

Sotto il microscopio microambiente di apple si trova nella stessa scala di lunghezza, che e artificiali di superficie per la produzione di in sostituzione di tessuti. Questa scoperta ha spinto gli studiosi a riflettere: non è possibile utilizzare questa struttura di superficie di piante per la coltivazione di organi umani?

Per verificare questo, hanno preso la mela e lavato tutte le sue cellule vegetali, il DNA e altre biomolecole. Sono rimasti solo fibrosi boschi — sono ancora bloccati avete tra i denti. Quando la squadra ha messo dentro umani e gli animali le cellule, le cellule hanno cominciato a crescere e diffondersi.

Dopo aver Ispirato il risultato, gli scienziati hanno tagliato la mela a forma di orecchio umano e ripetuto il processo di cui sopra. Dopo un paio di settimane le cellule si sono diffuse e hanno trasformato un pezzo di mela in carnosa orecchio umano.

Naturalmente, una forma non sarà sufficiente. La stoffa deve anche stabilirsi all'interno del corpo.

Poi la squadra ha impiantato mele foresta direttamente sotto la pelle del mouse. In soli otto settimane le cellule sane del mouse non solo a coprire la matrice, ma anche il corpo del roditore ha prodotto anche i nuovi vasi sanguigni, che hanno contribuito a boschi di vivere e prosperare.

биоинженерной tessuto ci sono tre importanti proprietà: lei è sicura, биосовместима e ' prodotta da fonti rinnovabili, etico origine.

«Questa cosa diventa parte viva del corpo, essendocresciuto in una mela, e ci sono voluti solo andare in un negozio di alimentari», dice Pelling.

il Passaggio dalla teoria alla pratica

Pelling soprattutto восторгается i risultati per la semplicità: non sono necessarie le cellule staminali o esotici fattori di crescita. L'approccio utilizza solo la struttura fisica di piante.

Attualmente, il gruppo amplia il suo lavoro fino a tre principali aree di ingegneria tissutale: la cartilagine dei tessuti molli, ossa, midollo spinale e nervi. L'importanza è quello di associare una specifica microstruttura piante con un panno.

E perche ' accontentarsi di corpo, che ci ha dato la natura? Se la forma dell'armatura sono l'unico детерминантом di ingegneria del tessuto o dell'organo, perché non creare le proprie forme?

Pelling armato di questa idea e ha creato una società di design, che sarà foresta per tre diversi tipi di orecchie: umani ordinari le orecchie, le orecchie a punta, come Spock, e ondulate, che sarà in grado in teoria di sopprimere o migliorare le varie frequenze.

Alla fine, saremo tutti qui, no? Dì nel nostro