Uszy z jabłek? Obietnice биоинженеров przeraża i zachwyca jednocześnie

Dla przełomu nauka czerpie inspirację z dowolnego miejsca. Lepka płyta z bakteriami dał nam pierwszy antybiotyk — penicylinę. Połączenie drożdży z elektrodą platynową pod napięciem dał nam potężny химиотерапевтический lek — cisplatyną. Dr Andrew Pelling z Uniwersytetu Отттавы czerpie swoje radykalne pomysły z klasyki science fiction "Mały sklep grozy". W szczególności podoba mu się główny antagonista filmu: людоедское roślina "Aubrey-2".

To jest coś podobnego do roślin o cechach ssaka, powiedział Pelling na konferencji Naturalnyexponential Medicine w San Diego w tym tygodniu. "Dlatego zaczęliśmy się zastanawiać: czy można wyhodować w laboratorium?".

Celem Пеллинга, oczywiście, polega na tym, aby ożywić sci-fi potwora. Zamiast tego chce zrozumieć, czy zwykłe rośliny zapewnić odpowiednią strukturę do podmiany ludzkich tkanek.

Rozkwit механобиологии

Uprawa ludzkiego ucha z jabłek może się to wydawać dziwne procesem, ale punkt wyjścia Пеллинга polega na tym, że włókniste inside uderzająco podobne do mikrośrodowiska, w których w laboratoriach zazwyczaj są uprawiane биоинженерные ludzkie tkanki.

Dla budowy wymiany ucha, na przykład, naukowcy zwykle wyciąć lub pisać na 3D drukarce pustaki oporowe struktury z drogich materiałów biokompatybilnych. Następnie są one zasiewaja ludzkie komórki macierzyste w tę strukturę i starannie dostarczają jej drinka czynników wzrostu i substancji odżywczych, pobudzając komórki rosnąć. W końcu, po tygodniach i miesiącach inkubacji, komórki rozprzestrzeniają i są klasyfikowane w komórki skóry w lasach. W rezultacie okazuje się биоинженерное ucho.

Problem w tym, że próg wejścia jest bardzo wysoki: komórki macierzyste, czynniki wzrostu i materiały do lasów — to wszystko drogie, aby kupić i trudno jest dokonać.

Ale czy potrzebne składniki te w rzeczywistości?

"często myślimy o biologii przez pryzmat genomu lub biochemii", mówi Pelling. Ale komórki i tkanki są żywymi składnikami — rozciągają się, nie kurczą i są przesuwane, produkując mechaniczne siły, które działają na siebie.

W trakcie szeregu eksperymentów Pelling i inni odkryli, że te siły mechaniczne są nie tylko produktem ubocznym biologii; przeciwnie, są one w sposób zasadniczy regulują leżące u podstaw molekularnych mechanizmów komórki.

Wcześniej badania wykazały, że każdy etap wzrostu zarodków — "fundamentalny proces w biologii" — można regulować i kontrolować mechanicznej informacji. Innymi słowy, siły fizyczne mogą zachęcać komórki dzielić się i przenikania przez tkanki, ponieważ nasz kod genetyczny kieruje rozwój całego organizmu.

W laboratorium rozciąganie i mechaniczne pobudzenie komórek, najwyraźniej, radykalnie zmienia ich zachowanie. W jednym z badań zespół Пеллинга насыпала komórek nowotworowych na kartce komórek skóry, uprawianych na dnie szalki Petriego. Komórki łączą się w małe kulki, tworząc wyraźny barierę między микроопухолью i komórkami skóry.

Ale kiedy zespół naukowców umieściła całą system komórkowy w urządzenie, które ją lekko растягивало — naśladując oddech i ruch ciała — komórki nowotworowe stały się agresywne, przenikając do warstwy komórek skóry.

"nie ma Tu żadnej modyfikacji genów lub nawet biochemii. To czysto mechaniczne", mówi Pelling. "Między tymi rzeczami istnieje fundamentalny związek".

Co gorsza: w celu mechaniczne siły zmieniły zachowanie komórek, aktywnego ruchu nie jest wymagane. Formy mikrośrodowiska wystarczy, aby skierować ich działania.

Na Przykład, gdy Pelling umieścił dwa rodzaje komórek w fizyczną strukturę z rowkami, komórki самоотделились w ciągu kilku godzin, i jeden typ wzrosła w szynach, a drugi na wyższych występach. Po prostu czując kształt tej rowkowanej powierzchni, są "nauczyli się" odkleić i czasowo składowane.

Tak Więc: za pomocą jednej tylko formy, można stymulować komórki tworzyć złożone trójwymiarowe modele.

I tu nam pomoże jabłko.

Jabłko… lub ucha?

Pod mikroskopem микросреда ocznej znajduje się w tej samej skali długości, co i sztuczne powierzchnie do budowy uniwersalnych tkanek. Odkrycie to skłoniło naukowców do zastanowienia się: czy jest możliwe używać tej struktury powierzchni roślin do uprawy ludzkich organów?

Aby sprawdzić, czy to, że wziął jabłko i umyć wszystkie jego roślinne komórki, DNA i innych biomolekuł. Pozostały tylko włóknistych lasu — są jeszcze utknąć masz w zębach. Gdy drużyna umieściła wewnątrz ludzkie i zwierzęce komórki, komórki zaczęły rosnąć i rozprzestrzeniać się.

Porwani wynikiem, naukowcy wycięto jabłko w kształcie ludzkiego ucha i powtarzali powyższy proces. Przez kilka tygodni komórki rozprzestrzeniają się i zwrócił kawałek jabłka w мясистое ludzkie ucho.

Oczywiście, jednej formy będzie za mało. Zastępcza tkanina musi oswoić się wewnątrz organizmu.

Następnie zespół wszczepiał jabłkowe lasu tuż pod skórę myszy. W zaledwie osiem tygodni, zdrowe komórki myszy nie tylko rozliczenie matrycę, ale i ciało gryzonia również produkował nowe naczynia krwionośne, które pomogły lasach żyć i rozwijać się.

U биоинженерной tkaniny są trzy ważne właściwości: jest bezpieczny, jest biokompatybilna i ona jest produkowany z surowców odnawialnych, etycznego źródła.

"Ta rzecz staje się żywą częścią ciała, będącuprawiane w jabłku, i musieliśmy pójść do sklepu spożywczego", mówi Pelling.

Przejście od teorii do praktyki

Pelling szczególnie восторгается swoimi wynikami ze względu na łatwość: do pracy nie są wymagane komórki macierzyste lub egzotyczne czynniki wzrostu. Elegancki podejście po prostu wykorzystuje fizyczną strukturę rośliny.

Obecnie zespół rozszerza swoją pracę do trzech głównych obszarów inżynierii tkankowej: chrząstki tkanek miękkich, kości, rdzeń kręgowy i nerwy. Znaczenie polega na tym, aby dopasować specyfik mikrostrukturę rośliny z tkaniny.

I po co ograniczać się do ciała, która nam dała natura? Jeśli formularze lasów są jedynym детерминантом inżynierii tkanki lub narządu, dlaczego nie stworzyć swoje własne formy?

Pelling uzbroił się ten pomysł i stworzył projektant firmę, która będzie wynosić lasu dla trzech różnych rodzajów uszu: zwykłych ludzkich uszu, spiczastych uszu, jak u Spocka, i falujących, które mogą w teorii tłumić lub poprawić różne częstotliwości.

W końcu, wszyscy tam będziemy, prawda? Powiedz w naszej