Eine „Druckmaschine“ für menschliches Gewebe wurde von einem Team der University of California in San Francisco entwickelt. Sie könnte zu einem besseren Verständnis von Krankheiten und neuen Behandlungen führen.
Wenn Wissenschaftler einen bestimmten Körperteil betrachten möchten, können sie möglicherweise bald nur noch die Taste „Drucken“ drücken.
Ein Forschungsteam unter der Leitung von Wissenschaftlern der University of California in San Francisco UCSF hat eine Technik zum Drucken von menschlichem Gewebe in einem Labor entwickelt.
Das Verfahren ermöglicht es Forschern und Medizinern, Krankheiten zu untersuchen und möglicherweise lebendes Gewebe zu ergänzen.
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Forscher verwenden einzelsträngige DNA als eine Art zellsuchenden Klebstoff. Die DNA wird in die äußeren Membranen der Zellen geschoben und bedeckt die Zellen mit einem DNA-ähnlichen Klettverschluss.
Die Zellen werden inkubiert und wenn die DNA-Stränge komplementär sind, bleiben die Zellen haften und verknüpfte Zellen führen schließlich zu Gewebe.
Der Schlüssel zu personalisiertem Gewebe liegt in der Verknüpfung der richtigen Zelltypen.
Um die Technik zu testen, druckten die Forscher verzweigte Gefäße und Brustdrüsen.
Brustzellen wurden in einem Experiment zusammen mit einem spezifischen Krebsgen verwendet.
Die Forscher waren überrascht, dass DPAC überhaupt funktioniert, sagte der leitende Autor Zev Gartner, Ph.D., Associate Professor für Pharmazeutische Chemie an der UCSF.
„Außerdem waren wir überrascht über die Selbstorganisationsfähigkeit vieler Zelltypen, die wir in das Gewebe einbringen.“ Gartner sagte zu GesundLinie: „In vielen Fällen haben primäre menschliche Zellen eine bemerkenswerte Fähigkeit, sich selbst zu organisieren - sich selbst zu positionierenrichtig - wenn es in ein Gewebe mit einer im Allgemeinen korrekten Größe, Form und Zusammensetzung eingebaut ist. “
Gartner und seine Gruppe beabsichtigen, DPAC zu verwenden, um die zellulären oder strukturellen Veränderungen in den Brustdrüsen zu untersuchen, die zu Gewebeabbrüchen führen können, wie sie bei metastasierenden Tumoren auftreten.
Krebs ist nur eine Krankheit, die Forscher mit DPAC-bedrucktem Gewebe untersuchen könnten.
Darüber hinaus kann mit DPAC-produzierten Zellen die Forschung mit Gewebe so durchgeführt werden, dass Patienten nicht betroffen sind.
„Mit dieser Technik können wir einfache Gewebekomponenten in einer Schale herstellen, die wir leicht untersuchen und manipulieren können“, sagte der Co-Leiter der Studie, Michael Todhunter, Ph.D., der ein Doktorand in der Gartner-Forschungsgruppe war. PhysOrg . „Damit können wir Fragen zu komplexen menschlichen Geweben stellen, ohne Experimente am Menschen durchführen zu müssen.“
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Das Kopieren von Gewebe klingt schwierig - und ist es auch.
Es stellt sich heraus, dass die Realität mehr als nur ein paar Hindernisse darstellt, wenn die Forschung versucht, Science-Fiction zu replizieren.
Um Gewebe zu kopieren, benötigen die Forscher zunächst alle unterschiedlichen Zelltypen. Im menschlichen Körper gibt es viele verschiedene spezifische Arten von Zellen und Bausteinen, die korrekt zusammengesetzt werden müssen.
„Um ein Gewebe wirklich zu kopieren, müssen Sie alle richtigen Zelltypen finden“, sagte Gartner. „Es bleibt eine Herausforderung, die Materialien zu finden, die als Gerüste verwendet werden können, um die extrazelluläre Matrix, die sich um alle Gewebe im Körper befindet, angemessen nachzuahmen.”
Nach dem Zusammenbau des Gerüsts müssen die Forscher das menschliche Äquivalent der Verkabelung installieren - Blutgefäße.
"Die Vaskularisierung von Geweben, dh das Hinzufügen von Blutgefäßen, durch die Sie Nährstoffe und Reagenzien perfundieren können, bleibt eine große Herausforderung", sagte Gartner. "Wir arbeiten an all diesen oder versuchen von anderen Forschern entwickelten Ansätzen."
Unabhängig von den Hindernissen ist bedrucktes Taschentuch eine potenzielle Fundgrube.
Funktionierendes bedrucktes Gewebe könnte verwendet werden, um zu testen, wie eine Person auf eine bestimmte Art der Behandlung reagieren würde. Es könnte sogar im menschlichen Körper als funktionierendes menschliches Gewebe von Lunge, Nieren und Nervenkreisläufen verwendet werden.
Kurzfristig verwenden Forscher DPAC, um Modelle menschlicher Krankheiten zu erstellen, um mehr über Krankheiten in einer Laborumgebung zu erfahren.
„Diese können als präklinische Modelle verwendet werden, die die Kosten für die Arzneimittelentwicklung erheblich senken können“, sagte Gartner. „Sie können auch in der personalisierten Medizin verwendet werden, dh als personalisiertes Modell Ihrer Krankheit. Wir verwenden DPAC auch, um zu modellieren, wasgeht im menschlichen Gewebe während der wichtigsten Schritte des Krankheitsverlaufs schief. Zum Beispiel beim Übergang vom Duktalkarzinom in situ DCIS zum invasiven Duktalkarzinom der Brust. “
Langzeitanwendungen können endlos sein.
„Wir planen, DPAC zu verwenden, um neue Strategien zum Aufbau funktioneller Gewebe und Organe für die Transplantation zu testen und zu bewerten“, sagte Gartnerrepariert während normaler Gewebefunktion und Homöostase. ”
Der Unterschied zwischen dem kurzfristigen und dem langfristigen Einsatz von Technologien wie DPAC besteht im Verständnis der Komplexität von Geweben. Der menschliche Körper besteht aus mehr als 10 Billionen Zellen verschiedener Art. Jede hat eine spezifische Rolle für die menschliche Funktion.
„Wenn wir das herausfinden können, sollten wir in der Lage sein, Ansätze zum Aufbau von Ersatzgeweben und -organen rational zu entwerfen“, sagte Gartner. „Es ist ein hohes Ziel, aber eines, das wir besser mit Techniken wie DPAC verwirklichen können.“
