Прошли те времена, когда 3D-принтеры могли печатать только пластиковые брелки. Ученые говорят, что, если в 3D-принтер загрузить структуры с эмбриональными стволовыми клетками, то врачам удалось бы распечатать микро-органы для трансплантации пациентам.
Эмбриональные стволовые клетки, полученные из человеческих эмбрионов, могут развиваться в любой части тела, таких как ткани мозга, клетки сердца или костей. Это свойство делает их идеальными для использования в регенеративной медицине — ремонт и замена поврежденных клеток, тканей и органов.
Ученые обычно экспериментируют с эмбриональными стволовыми клетками путем дозирования их в биологические сигналы, которые направляют их в сторону развивающихся специфических типов тканей — так называемый процесс дифференциации. Этот процесс начинается с клеток, образующих сферических масс под названием «эмбриональные органы» — деятельность, которая имитирует ранних стадиях эмбрионального развития.
Предыдущие исследования показали, что будет лучше вырастить эмбриональные стволовые клетки не в лабораторной посуде, а в 3D среде, имитирующий это тем, что клетки могут развиваться в человеческих телах. Недавно ученые разработали 3D-принтеры для эмбриональных стволовых клеток. 3D-принтер работает путем осаждения слоев материала, как и обычные принтеры, за исключением того, что может также печатать плоские слои поверх друг друга, тем ж самым создавая 3D объекты.
«Мы можем применить метод 3D-печати и тем ж самым изготовить эмбриональные органы, контролируя образ печати весьма однотипных блоков из эмбриональных стволовых клеток«, говорит соавтор исследования Wei Sun, профессор машиностроения в университете Tsinghua в Пекине и университета Drexel в Филадельфии.
«В принципе, эти блоки могут быть использованы как кирпичики LEGO для построения тканей и потенциально, даже микро-органов» добавил Wei Sun.
В экспериментах, ученые одновременно распечатали мышиные эмбриональные стволовые клетки с гидрогелем, тот же вид материала, из которого изготовляют контактные линзы. Поскольку эмбриональные стволовые клетки являются относительно хрупкими, ученые позаботились о том, чтобы защитить клетки как можно больше — например, найти для них наиболее комфортную температуру.
Размер и однородность эмбриональных органов может значительно повлиять на тип клетки. По словам ученых, их новая технология позволила осуществлять более эффективный контроль над эмбрионом.
«Взрослые эмбрионы являются равномерным и однородным телом, и служат гораздо лучше отправной точкой для дальнейшего роста тканей» – заявил Wei Sun.
«Наш следующий шаг — узнать, как можно больше о том, как мы можем варьировать размер эмбриона, путем изменения печати структурных параметров, и как измениться размер эмбриона к ‘производству’ различных типов клеток» – заявил Rui Yao доцент Пекинского университета Tsinghua.
В долгосрочной перспективе, исследователи хотели бы напечатать различные виды эмбриональных стороны органов. «Это будет способствовать к развитию различных типов клеток, что приведет до выращивания микро-органов «с нуля» в лаборатории«, Rui Yao, — говорится в заявлении.