Technologia wytwarzania za pomocą biodruku tkanki trzustki pomoże badaczom zajmującym się medycyną w hodowli laboratoryjnej innych tkanek i narządów - donosi Unijny Serwis Informacyjny Badań i Rozwoju (CORDIS).
Choroby trzustki, w tym cukrzyca, rak i zapalenie trzustki dotykają niemal 10 % populacji ludzi na świecie. Sama tylko cukrzyca przyczyniła się w 2021 roku do śmierci 6,7 milionów ludzi.
Pomimo pilnej potrzeby wdrożenia nowych metod leczenia, medyczne badania naukowe w znacznym stopniu utrudnia brak dostępu do tkanki trzustki in vivo.
„Współczesne metody studiowania chorób trzustki nie ułatwiają badaczom pełnego zrozumienia złożoności procesów zachodzących w trakcie rozwoju trzustki” - wyjaśnia Francesca Spagnoli, prof. medycyny regeneracyjnej na King’s College London i koordynatorka projektu Pan3DP.
Trójwymiarowe biodrukowane modele narządów to drukowane w warunkach laboratoryjnych tkanki, które są niezwykle użyteczne w badaniach biomedycznych, ponieważ oferują nowe sposoby studiowania rozwoju tkanek, modelowania chorób i analizowania potencjalnych terapii.
W ramach finansowanego ze środków UE projektu Pan3DP konsorcjum multidyscyplinarne złożone z przedstawicieli świata akademickiego i przemysłu pracowało nad stworzeniem innowacyjnej techniki biodruku zarodkowej tkanki trzustki.
„Największa innowacyjność tego rozwiązania polega na tym, że wykorzystujemy biodruk przestrzenny w celu odtworzenia dokładnego składu komórkowego oraz interakcji między komórkami w zdrowo rozwijającej się trzustce” - dodaje prof. Spagnoli.
Jak podkreśla badaczka, „Te sztucznie wytworzone struktury mogą dalej się różnicować w dojrzałą tkankę trzustki, umożliwiając dalsze badania”.
Wyzwania związane z laboratoryjną hodowlą narządów
Zespołowi projektu Pan3DP przyświecały trzy główne cele: pogłębienie wiedzy na temat trójwymiarowej architektury trzustki, opracowanie technologii biodruku na potrzeby produkcji tkanki trzustki oraz określenie warunków odpowiednich do dojrzewania tkanki zarodkowej.
Drukowanie tkanek narządów to duże wyzwanie. Proces ten jest wciąż w powijakach, a zespół projektu wybrał sobie narząd o złożonej strukturze i dużej gęstości, co jeszcze bardziej utrudniło mu zadanie.
Do zwiększenia skali drukowania i wyprodukowania tkanki potrzeba milionów komórek. Aby rozwiązać ten problem, badacze zdecydowali się wykorzystać zarodkowe komórki macierzyste i umożliwić im różnicowanie się do komórek progenitorowych trzustki. To podejście zastosowano po raz pierwszy w przypadku biodruku trzustki.
Opracowanie nowych technik biodruku
W ramach projektu zespół wykorzystał dwie technologie biodruku, w tym metodę biodrukowania wspomaganego laserowo (ang. Laser-Assisted Bioprinting) do celów drukowania i manipulowania obiektami mezoskopowymi, takimi jak organoidy oraz agregaty komórkowe.
„Te dwa niezwykle ważne dowody potwierdzające poprawność naszej koncepcji przygotowały grunt pod dalsze badania i przyszłość zastosowań biodruku do celów wytwarzania wielokomórkowych tkanek trzustki”, mówi prof. Spagnoli.
Kolejnym ważnym osiągnięciem projektu Pan3DP było stworzenie cyfrowego atlasu zarodkowych komórek trzustki w oparciu o zestawy trójwymiarowych danych obrazowych, które uwidaczniają trzy główne typy komórek zarodkowych trzustki u myszy: nabłonka, śródbłonka oraz komórki mezenchymalne.
Obrazy opatrzono adnotacjami i zdeponowano w ogólnie dostępnym repozytorium internetowym o nazwie Atlas komórek zarodkowych trzustki oraz opublikowano w prestiżowym czasopiśmie naukowym.
Wspieranie badań z zakresu biodruku tkanek
Wyniki i nowe podejścia opracowane w ramach projektu Pan3DP stworzą możliwość wytwarzania ludzkiej tkanki trzustki na bazie komórek trzustki pochodzących od komórek macierzystych.
„Wyniki projektu nie tylko są motorem do dalszego rozwoju technologicznego w dziedzinie inżynierii tkankowej i biodruku, ale otwierają niezwykłe nowe możliwości w dziedzinie medycyny, umożliwiając nam badanie chorób trzustki ex vivo w sztucznej tkance, opracowywanie nowych leków, rezygnację z wykorzystania zwierząt laboratoryjnych oraz łatwiejszą wymianę tkanek uszkodzonych lub chorobowych” - zauważa prof. Spagnoli.
Kolejnym krokiem będzie rozpoczęcie badań nad tkanką ludzką, które tym razem będą wykraczały poza trzustkę, z zastosowaniem tych samych zasad biomimikry oraz metod technologicznych, jakie stosuje się przechodząc od modelu zwierzęcego do badań nad komórkami ludzkimi.
„Ostatecznie nasze podejście i metodologia mogą stać się nowym paradygmatem i zostać rozszerzone o tworzenie systemów biodruku przestrzennego dla innych rodzajów tkanek” - mówi prof. Spagnoli.
Komentarze
[ z 0]