Canlı doku, kendiliğinden 3 boyutlu bir yapıya katlanabilir, bilim adamlarının doğal gelişim sürecini deşifre etmesi bekleniyor.
("MIT Technology Review" APP'nin Çince ve İngilizce versiyonu artık çevrimiçi ve yıllık aboneler her hafta teknoloji İngilizcesi dersini canlı yayınlıyor ve ayrıca bir teknoloji İngilizce öğrenme topluluğu da var ~)
"Rejeneratif tıp" olarak da bilinen doku mühendisliği, in vitro kültür veya yapım yöntemleri yoluyla organları ve dokuları yeniden oluşturmak veya onarmak için biyolojik olarak aktif maddelerin kullanılmasını ifade eder. 3D baskı teknolojisi ve organoid kültür teknolojisinin ilerlemesi ve olgunlaşmasıyla, laboratuvarda gittikçe daha fazla yapay organ veya doku beliriyor, ancak bunların çoğu işlev açısından tatmin edici değil.
İnsan dokusu, döllenmiş bir yumurtadan bir embriyoya ve daha sonra bir organizmaya kadar, gelişim sırasında gerilme, küçülme ve katlanma gibi bir dizi karmaşık ve karmaşık işlemden geçer ve sonunda tam işlevlere sahip olgun bir organ haline gelir. Kıvrımlar ve kıvrımlar gibi benzersiz 3B yapılar oluşturmanın bu gizemli yolculuğu, sayısız biyomühendisin simülasyon ve yeniden üretmeye istekli olduğu anahtardır.
Şekil 3 boyutlu bir şekle kendiliğinden katlanmış canlı doku
Bugün, Kaliforniya Üniversitesi, San Francisco'dan (UCSF) araştırmacılar basit operasyonlarla, Memeli gelişiminde kompleks yapıların oluşum sürecini in vitro olarak yeniden üretti, Bu buluş, ister temel bilimsel araştırma, ister ilaç testi veya rejeneratif tıp uygulamaları olsun, olağanüstü önem taşıyacak Makale, 28 Aralık'ta Cell alt dergisi Developmental Cell'de yayınlandı.
Dokular arasında göze çarpmayan bir kıvrım, organın tam işlevinin anahtarı olabilir. Örneğin beyin veya ince bağırsak, doğal gelişim sürecindeki her katlanma ve bükülme çok doğal, kararlı ve oldukça tekrarlanabilir görünür, ancak in vitro olarak yeniden inşa etmek ve kontrol etmek çok zordur.
Şu anda popüler olan organoid modelleri ele alırsak, aynı türden birden fazla organoid, epitelin yapısını veya bileşimini kolaylıkla garanti edebilir, ancak uzaysal morfoloji açısından, "çeşitli" ve "farklı" olarak tanımlanabilir. Katlanma, büyük ölçüde sınır koşullarına bağlıdır ve genellikle birden fazla doku katmanı arasında etkileşim gerektirir.
Araştırma fikirleri bulmak için, araştırmacılar doğal gelişim sürecini gözlemler ve inceler. Mezenkimal hücreler adı verilen bir tür farklılaşmış hücrenin, belirli dokuların katlanmasında önemli bir rol oynadığını buldular.
Şekil Zaman geçtikçe, mezenkimal hücrelerin etrafındaki protein lifleri, içbükey bir yüzey oluşturmak için daha yakın gerilir.
Bu mezenkimal hücreler örümcekler gibidir, hücre dışı matriks lifleri ile dokunan örümcek ağına yerleşmiş (hücre yapısını desteklemek için kullanılır), örümcek ağını (matris lifleri) her an çeker ve ortaya çıkan çekiş dokuları yapar Farklı şekiller oluşturmak için bükme ve katlama.
Makalenin ilk yazarı Alex Hughes, "Doğal gelişim sürecini tasarım kurallarına ayırmanın mümkün olduğunun farkındayız," dedi ve "Organizasyonu yeniden yapılandırmak ve anlamak için bu kuralları kullanabiliriz. Bu doku mühendisliğinde yeni bir bakış açısı olacaktır." .
Mezenkimal hücrelerin doğal doku katlanmasını simüle etmenin anahtarı olduğunu doğrulamak için Zev J.Gartner ve ekibi, fareleri veya insanları birleştirmek için DNA programlı hücre birleştirme (DPAC) adı verilen bir teknik kullandı. Mezenkimal hücreler matrisin içine gömülüdür. Bu şekilde elde edilen doku şablonu, zamanla kendiliğinden bir kase, bobin veya dalga şekline veya hatta doğası gereği nadir bulunan bir küp yapıya katlanabilir.
Şekil Zev Gartner
Bu makalenin ilgili yazarı, "Gelişim bilimi bilgisi şu anda mühendisliği tanımlamaya yardımcı olacak bir tuval haline geliyor. Karmaşık gelişimsel süreçleri basit tasarım kurallarına ayırmak, araştırmacıların mühendislik tasarımını biyolojik bir seviyeden daha iyi anlamalarına ve manipüle etmelerine yardımcı olabilir," San Francisco, California Üniversitesi Hücre Yapısı Merkezi'nden Zev Gartner'a göre, "Bu araştırma geçmişi altında, canlı hücre dokusunun deformasyonunu kavrayabilmek, karmaşık fonksiyonel yapıların gelecekteki inşası için mükemmel bir temeldir."
Gartner'ın araştırması aynı zamanda diğer rejeneratif tıp araştırmaları için de fikirler sağlar.Şu anda yapay organlar esas olarak organoid kültür ve biyomateryal 3D baskı üzerine odaklanmıştır. Organoidler, laboratuvarda donör kök hücrelerinin uzun süreli kültivasyonu yoluyla organ analogları oluşturan bir 3D hücre kültürü sistemidir. Bağışçı ile olan yüksek benzerlik nedeniyle, mevcut organoid kültür teknolojisi, ilaç taraması gibi hassas tıp için popüler bir araç haline geliyor ve 3D baskı teknolojisi de popüler, ancak çoğu, bazı küçük yapısal özelliklerin eksik olması nedeniyle biyolojik değil. İşlevi öğrenin.
Gartner, "Bizim fikrimiz nihai biyolojik yapıyı doğrudan yazdırmak değil," dedi. "Sadece bir şablon yazdırın ve 4D baskıda olduğu gibi zaman içinde gelişmeyi simüle etmesine izin verin."
Gelecekte, araştırma ekibi dokuların katlanmasını ve gelişimini daha fazla kontrol etmek için bu gelişen katlanma yasasını diğer yöntemlerle birleştirmeyi umuyor.Aynı zamanda, doku katlanmasında hücre farklılaşması yanıt mekanizmalarının araştırılması üzerinde de çalışacaklar.
