3D-печать совершила прорыв в области исследования эмбриональных стволовых клеток
Долгие годы эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) являются главной темой для споров и дискуссий. По большей части это связано с моральными аспектами, вопросом, где проходит тонкая линия между человеческой жизнью и простой человеческой клеткой. Обладают ли ЭСК тем же моральным статусом, что и человек? Ответ на этот вопрос каждый должен найти для себя сам.
Ученые давно уже ищут способ обойти эту проблему, который будет более гуманным, чем уничтожение целого эмбриона с целью получения клеток. Однако получение ЭСК – далеко не самая главная проблема, с которой столкнулись исследователи. Намного сложнее подобрать надежный способ стимуляции клеток, чтобы получить определенную человеческую ткань.
Самая потрясающая особенность эмбриональных стволовых клеток заключается в том, что они могут превращаться в любой из 220 разных типов клеток человеческого тела. Эти 220 клеток происходят от трех основных зародышевых слоев – эктодермы, эндодермы и мезодермы. Когда исследователи пытаются вырастить эти клетки в чашке Петри, они не могут провести границу между тремя слоями. В человеческом теле к ЭСК поступают химические сигналы, которые подсказывают им, как расти и развиваться. Что касается лабораторных условий, то здесь ученым никак не удается заставить клетки делиться в правильном направлении.
Многие исследователи пытались создать собственные сигналы с разными химическими элементами, но потерпели неудачу. Клетки продолжали делиться по своему усмотрению.
А вот исследователи под руководством Али Бриванло, Роберта и Харриет Хейлбрунн из Лаборатории биологии стволовых клеток и молекулярной эмбриологии при Рокфеллеровском университете выбрали совершенно новый подход. Вместо того чтобы использовать химические сигналы для направления процесса деления трех разных зародышевых слоев, они прибегли к помощи геометрии и 3D-печати.
Исследователи использовали формы, напечатанные на 3D-принтере из силиконового эластомера полидиметилсилоксана. С помощью 3D-печати им удалось проконтролировать глубину, форму и диаметр каждой колонии ЭСК. Также они обнаружили, что распространение клеток внутри формы происходит очень равномерно, а это означает, что им удалось найти способ управления каждой колонией в каждой форме. Потом они добавили разные стимулирующие раздражители, чтобы вырастить разные типы клеток в разных формах. Впервые исследователям удалось не только отделить клетки друг от друга, но и получить контроль над местоположением каждой отдельной колонии.
«Мы нашли новый способ узнать, как человеческие эмбриональные стволовые клетки делятся на отдельные колонии в таком четком порядке, находясь в зародышевом состоянии, – объясняет постдок Арих Вормфлеш, принявший участие в этом исследовании. – Теперь мы можем следить за развитием отдельных клеток в реальном времени, выяснить, что заставляет их развиваться в заданном направлении. Мы можем задавать вопросы касательно генетики этого процесса. В этих клетках заложена сильная внутренняя тенденция группироваться в определенные модели. Изменение геометрической формы колоний может стать важным инструментом, который позволит нам управлять стволовыми клетками и превращать их в необходимые типы клеток и ткани».
Исследователи нашли метод, который, несомненно, позволит сделать большой шаг к будущему применению стволовых клеток в ходе лечения, а также восстановления поврежденных тканей.
