Новые достижения ученых в области 3D-биопечати живых тканей

Гуахао Дай, эксперт по тканевой инженерии и сосудистой биологии, доцент кафедры биомедицинской инженерии в Политехническом институте Ренсселера, получил премию Faculty Early Career Development Award (CAREER) от Национального научного фонда за свои исследования в области биопроизводства человеческих тканей с применением технологии 3D-печати.

Известно, что взрослые нейральные стволовые клетки таят в себе огромные возможности для лечения болезней и восстановления нервной системы. К сожалению, эти клетки чрезвычайно редки, и их очень сложно получить в лабораторных условиях, потому что они быстро утрачивают свои способности, если их изъять из естественной среды.

Свой пятилетний грант в размере 440000 долларов Дай планирует потратить на поиск нового способа использования технологии 3D-печати клеток и создание «сосудистой ниши», которая заменит взрослым нейральным стволовым клеткам естественную среду.

В отличие от клеток в нашем организме большая часть структур, полученных в лабораторных условиях, – двухмерная. Главная проблема, с которой ученые сталкиваются при создании и изучении трехмерных тканей, это отсутствие кровеносной системы, без которой они быстро теряют свои возможности или погибают.

Чтобы преодолеть это препятствие, Дай и его команда уже несколько лет работают над 3D-принтером, которые умеет выращивать биологическую ткань, тщательно расставляя по местам клетки, гидрогель и другие материалы. Дай придумал технологию создания перфузируемых сосудистых каналов, по которым к напечатанным тканям поступают питательные вещества и кислород.

«Кровеносные сосуды пронизывают практически все части нашего тела, они поставляют питательные вещества и кислород, которые необходимы клеткам для выживания. То же самое можно сказать и о трехмерных клеточных структурах. Им тоже нужна кровеносная система, – объясняет Дай. – Наше устройство может печатать трехмерные ткани с небольшими полыми каналами, которые выполняют функцию кровеносных сосудов».

Команда Дая применила технологию 3D-биопечати, чтобы понять, как такие внешние факторы, как взаимодействие с кровью и гладкомышечными клетками, влияют на функции эндотелия сосудов – тонкого слоя клеток, который покрывает всю кровеносную систему. Известно, что дисфункция эндотелия способствует возникновению многих заболеваний сосудов, в том числе тромбоза и атеросклероза.

Если этот проект завершится успехом, то ученым удастся расширить возможности и жизненные цикл клеток в лабораторных условиях и понять, как внеклеточное окружение влияет на поведение клеток.

Статья подготовлена для 3DToday.ru