Orelhas de maçãs? Promessas биоинженеров medo e encantar simultaneamente

Por Causa da descoberta ciência inspiração de todos os lados. Pegajosa chapa de bactérias nos deu o primeiro antibiótico — a penicilina. Conexão de fermento de platina eletrodo energizado deu-nos a poderosa химиотерапевтический droga — cisplatina. Dr. Andrew Пеллинг da Universidade de Отттавы tira suas ideias radicais dos clássicos de ficção científica "a Pequena loja de horrores". Em particular, ele gosta é o antagonista principal do filme: людоедское planta "Aubrey-2".

É algo semelhante a uma planta com características de um mamífero, disse Пеллинг na conferência Exponencial Medicine, em San Diego, esta semana. "Assim que começamos a perguntar: se é possível cultivar esta em um laboratório?".

O objetivo Final Пеллинга, é claro, não é para animar a sci-fi monstro. Em vez disso, ele quer entender, pode-se normais de plantas de fornecer a estrutura necessária para a substituição do tecido humano.

o Florescimento de механобиологии

O Cultivo do ouvido humano a partir de maçãs pode parecer estranho um processo, mas um ponto de partida Пеллинга é que fibroso do interior de são surpreendentemente semelhantes aos microambiente, em que os laboratórios normalmente são cultivadas биоинженерные os tecidos humanos.

Para a fabricação de substituição da orelha, por exemplo, os cientistas normalmente retiram ou imprimir em 3D impressora oco de referência a estrutura dos caras biocompatível materiais. Em seguida, eles são inoculados humano de células estaminais para essa estrutura e meticulosamente executam o seu cocktail de fatores de crescimento e de nutrientes, levando as células a crescer. Eventualmente, através de semanas e meses de incubação, as células se espalham e se diferenciam em células da pele em florestas. O resultado é биоинженерное orelha.

O Problema é que o limite de entrada é muito alto: as células-tronco e fatores de crescimento materiais para as florestas — tudo isso é caro para comprar e difícil de produzir.

Mas precisa se esses componentes, na realidade?

"Nós muitas vezes pensamos sobre a biologia através do prisma do genoma ou bioquímica", diz Пеллинг. Mas as células e os tecidos estão vivos componentes — eles esticam, encolhem e deslocadas, produzindo forças mecânicas que atuam uns sobre os outros.

Durante uma série De experimentos Пеллинг e outros descobriram que essas forças mecânicas não são apenas um subproduto da biologia; ao contrário, eles são fundamentalmente regulam subjacentes mecanismos moleculares da célula.

Anteriormente, a pesquisa mostrou que, a cada fase de crescimento é de embriões "um processo fundamental na biologia" — você pode ajustar e controlar a máquina de informações. Em outras palavras, a força física podem induzir células se dividem e migram através do tecido, porque o nosso código genético dirige o desenvolvimento de todo o organismo.

No laboratório de tração, mecânicos e de estimulação de células, aparentemente, de modo radical, muda o seu comportamento. Em uma das análises de comando Пеллинга насыпала de células cancerosas na folha de células da pele, cultivados no fundo da placa de Petri. As células cancerosas se reúnem em pequenas bolas, formando uma clara barreira entre микроопухолью e as células da pele.

Mas quando a equipe de cientistas colocou todo o sistema celular em um dispositivo que ela ligeiramente растягивало — simulando a respiração e o movimento do corpo — as células do tumor se tornaram agressivos, penetrando na camada de células da pele.

"Aqui não há nenhuma modificação de genes, ou mesmo de bioquímica. É puro impacto mecânico", diz Пеллинг. "Entre essas coisas, há uma relação fundamental".

O Que é ainda mais legal: a fim de forças mecânicas transformaram o comportamento das células, movimento ativo não é necessário. Formas de microambiente o suficiente para guiar seus passos.

Por Exemplo, quando Пеллинг colocou dois tipos de células na estrutura física, com ranhuras, as células самоотделились durante várias horas, e de um tipo cresceu nos sulcos, e a outra mais elevados de entrada. Apenas sentindo a forma de estrias, eles "aprenderam" a se separar e espacialmente arrumadas.

Assim: usando apenas um formulário, você pode estimular as células a formar complexos modelos tridimensionais.

E aqui vai nos ajudar a maçã.

a Maçã… ou orelha?

Sob o microscópio микросреда apple está na mesma escala de comprimento, o que e artificiais da superfície para a fabricação substituem o tecido. Esta descoberta levou os cientistas a pensar: o acaso é possível usar essa estrutura de superfície das plantas para o cultivo de órgãos humanos?

Para verificar isso, eles tomaram a maçã e lavavam todas as suas plantas, células, DNA e outras biomoléculas. Só ficaram fibroso floresta — eles ainda ficam presas você nos dentes. Quando a equipe colocou dentro de humanos e animais de células, as células começaram a crescer e se espalhar.

Ter inspirado o resultado, os cientistas cortar a maçã em forma de ouvido humano e repetir o processo acima. Depois de algumas semanas, as células se espalhou e virou um pedaço de maçã na мясистое o ouvido humano.

Claro, de uma forma não será suficiente. A tela também deve se acostumar dentro do corpo.

Em Seguida, o comando implantado então maçã floresta diretamente sob a pele de um rato. Em apenas oito semanas, as células saudáveis do mouse não apenas povoou a matriz, mas e o corpo do roedor também gerou novos vasos sanguíneos, o que ajudou florestas viver e prosperar.

биоинженерной tecido têm três propriedades importantes: ela é segura, ela биосовместима e ela é feita a partir de renováveis, ético fonte.

"Esta coisa fica vivo é a parte do corpo, sendodeixado em uma maçã, e nós precisamos simplesmente ir ao supermercado", diz Пеллинг.

a passagem da teoria à prática

Пеллинг especialmente se seus resultados devido à sua simplicidade: para o trabalho, não são necessárias as células estaminais ou exóticos fatores de crescimento. Elegante abordagem é simplesmente utiliza a estrutura física da planta.

No momento, a equipe estende o seu trabalho às três principais áreas de engenharia de tecidos: cartilagem, tecidos moles, o tecido ósseo, medula espinhal e nervos. A importância é para comparar específica microestrutura plantas com um pano.

E por que limitar-se a um corpo que nos deu a natureza? Se o formulário de florestas são o único детерминантом engenharia de tecido ou órgão, por que não criar as suas próprias formas?

Пеллинг armado essa idéia e criou um designer de uma empresa que vai ser de floresta para três diferentes tipos de orelhas: convencional humanos ouvidos, pointy ouvidos, como Spock, e onduladas, que podem, em teoria, suprimir ou melhorar frequências diferentes.

No final, todos nós lá vamos, hein? Conte-nos o nosso