Технология 3D-печати помогла совершить прорыв в изучении стволовых клеток
Эмбриональные стволовые клетки
Эксперименты с эмбриональными стволовыми клетками (ЭСК) вызывают жаркие споры и дискуссии, ведь забор таких клеток производится у эмбрионов. Однако, по мнению ученых, именно стволовые клетки помогут совершить революционные открытия в косметологии, медицине и трансплантологии.
Современные исследователи озабочены поиском альтернативных способов получения стволовых клеток, более гуманных, нежели уничтожение целого эмбриона для получения ЭСК. Однако, источник получения ЭСК – не единственная проблема, с которой столкнулись ученые. Гораздо сложнее заставить стволовые клетки трансформироваться в определённый тип человеческих тканей.
Стволовые клетки имеют уникальную способность превращаться в один из 220 типов клеток человеческого организма, которые можно разделить на три группы: клетки эктодермы, эндодермы и мезодермы. Когда ученые пытаются вырастить эти клетки в чашке Петри, им не удается разграничить их на три слоя. В человеческом теле к стволовым клеткам поступают химические команды, которые указывают, как им развиваться и расти. В лабораторных условиях исследователям никак не удается заставить эти клетки делиться и расти в заданном направлении. Многие ученые пытались создать собственные химические команды, но их старания не принесли долгожданных плодов. ЭСК продолжали делиться по своему усмотрению.
График с изображением отдельных слоев ЭСК
Недавно группе исследователей из Рокфеллеровского университета (США, Нью-Йорк) удалось решить проблему контроля над преобразованием ЭСК в различные типы клеток, и помогли им в этом не химические сигналы, а технология 3D-печати и простая геометрия. Ученые напечатали на 3D-принтере формы из силиконового эластомера полидиметилсилоксана. Технология трехмерной печати позволила им проследить форму, глубину и диаметр каждой колонии стволовых клеток. Также они увидели, что распределение клеток внутри формы протекает равномерно, и это позволило им управлять колониями в каждой форме. Использование различных типов раздражителей позволило исследователям не только отделить клетки друг от друга, но и проконтролировать место расположения каждой отдельной колонии.
«Наконец-то мы научились контролировать процесс деления стволовых клеток на отдельные колонии, – объясняет один из участников исследовательской команды Арих Вормфлеш. – Теперь мы можем в режиме реального времени следить за развитием отдельных клеток и изучать факторы, которые заставляют их развиваться в заданном направлении. Это позволит получить ответы на некоторые вопросы, связанные с генетикой этого процесса. В ЭСК заложена сильная тенденция группироваться в колонии определенной формы. Изменение геометрической модели колоний позволит управлять ЭСК и превращать их в нужные типы клеток и ткани».
Таким образом, технология 3D-печати позволила совершить крупный научный прорыв в использовании стволовых клеток, которые в будущем могут быть использованы для восстановления поврежденных тканей.
