Σκαλωσιά από ζάχαρη ανοίγει το δρόμο για όργανα εργαστηρίου

Ένα βήμα πιο κοντά στη δημιουργία συνθετικών οργάνων ήλθαν Αμερικανοί ερευνητές οι οποίοι δημιούργησαν ένα… ζαχαρένιο «καλούπι» με στόχο την ανάπτυξη αιμοφόρων αγγείων εντός του.

Σήμερα οι επιστήμονες είναι σε θέση να δημιουργήσουν δισδιάστατες δομές ιστού – ωστόσο οι μέχρι τώρα προσπάθειες δημιουργίας μεγαλύτερων τμημάτων ιστού ή ολόκληρων οργάνων έχουν στεφθεί με… αποτυχία.

Τρισδιάστατες «φόρμες» εκτύπωσης από ζάχαρη

Τώρα οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια ανακάλυψαν ότι τρισδιάστατες «φόρμες» εκτύπωσης φτιαγμένες από ζάχαρη μπορούν να οδηγήσουν κάποια ημέρα στην καλλιέργεια «τεχνητών» οργάνων στο εργαστήριο. Το πρώτο βήμα για τη δημιουργία πολύπλοκων οργάνων είναι η σωστή αγγείωσή τους και η μέθοδος των Αμερικανών ειδικών που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature Materials» φαίνεται να δίνει τη λύση στη δημιουργία ενός σωστού δικτύου αιμοφόρων αγγείων.

Ένα από τα μεγάλα «αγκάθια» σε ό,τι αφορά τη μεταπήδηση από τις δισδιάστατες στις τρισδιάστατες δομές ιστού… εργαστηρίου είναι το να καταφέρουν οι επιστήμονες να αποτρέψουν τον θάνατο των κυττάρων εξαιτίας ασφυξίας. Και αυτό διότι όταν τοποθετούνται μέσα σε καλούπια πολλά κύτταρα μαζί καταλήγουν να «κλέβουν» θρεπτικά συστατικά και οξυγόνο από τα γειτονικά τους κύτταρα με αποτέλεσμα να ασφυκτιούν και τελικώς να πεθαίνουν.

Η νέα τεχνική αφορά εκτύπωση των οργάνων από… μέσα προς τα έξω. Αυτό σημαίνει ότι πρώτα τυπώνεται το δίκτυο των αιμοφόρων αγγείων και στη συνέχεια αναπτύσσονται ιστοί γύρω του. Όπως εξήγησε ο Δρ Τζόρνταν Μίλερ, πρώτος συγγραφέας της νέας μελέτης «η αρχική ιδέα ήρθε όταν επισκέφθηκα την έκθεση ‘Body Worlds’ στην οποία βλέπουμε εκμαγεία της αγγείωσης ολόκληρων οργάνων».

Ανθεκτικό και υδατοδιαλυτό υλικό

Οι ερευνητές αποφάσισαν λοιπόν να αναπτύξουν ένα υλικό το οποίο θα ήταν αρκετά ανθεκτικό ώστε να δημιουργήσει ένα τρισδιάστατο δίκτυο κυλινδρικών «νημάτων» που θα αποτελούσαν τα καλούπια για την ανάπτυξη των αγγείων αλλά την ίδια στιγμή θα ήταν δυνατόν να διαλυθεί εύκολα στο νερό χωρίς να έχει τοξική επίδραση στα κύτταρα.

Μετά από πολλούς πειραματισμούς οι επιστήμονες από την Πενσυλβάνια κατέληξαν στη… ζάχαρη. «Στόχος μας ήταν να δημιουργηθεί ένα υλικό το οποίο θα είναι συμβατό με οποιονδήποτε τύπο κυττάρου» σημείωσε ο Δρ Μίλερ.

Η όλη διαδικασία είναι ταχεία και φθηνή και επιτρέπει στους ειδικούς να περνούν εύκολα από τις προσομοιώσεις σε υπολογιστή στα φυσικά μοντέλα εντός του εργαστηρίου δημιουργώντας πολλά και διαφορετικά δίκτυα αγγείων.

Οι ερευνητές έδειξαν μάλιστα ότι όταν κύτταρα ανθρώπινων αιμοφόρων αγγείων εγχύθηκαν στα αγγειακά δίκτυα από ζάχαρη «γέννησαν» αυθόρμητα νέους «βλαστούς» τριχοειδών αγγείων οι οποίοι είναι απαραίτητοι για την επέκταση του δικτύου (όπως δηλαδή μεγαλώνει το δίκτυο των αιμοφόρων αγγείων του ανθρώπινου οργανισμού με φυσικό τρόπο).

Προς ανάπτυξη ήπατος… εργαστηρίου

Στη συνέχεια η ομάδα δημιούργησε τζελ που περιείχαν πρόδρομα κύτταρα του ήπατος και τα εισήγαγε στα καλούπια των αγγειακών δικτύων προκειμένου να δει εάν η τεχνική της θα μπορούσε να οδηγήσει στη δημιουργία συνθετικού οργάνου. Με την προσθήκη των κατάλληλων θρεπτικών μέσων φάνηκε ότι τα κύτταρα του ήπατος αύξησαν την παραγωγή λευκωματίνης και ουρίας, φυσικών συστατικών του αίματος και των ούρων αντιστοίχως, που αποτελούν σημαντικούς δείκτες μέτρησης της λειτουργικότητας και της υγείας του ήπατος. Παρατηρήθηκε επίσης αυξημένη επιβίωση των κυττάρων ανάμεσα στα αγγειακά κανάλια.

Βέβαια οι ίδιοι οι ερευνητές αναφέρουν ότι ο δρόμος είναι μακρός ως την τρισδιάστατη εκτύπωση οργάνων… εργαστηρίου. Όπως λένε, απαιτείται πολλή δουλειά προκειμένου να αποκαλυφθεί πώς συνδέονται τα αγγειακά δίκτυα που δημιούργησαν με τα φυσικά αιμοφόρα αγγεία του ανθρώπινου οργανισμού καθώς και πώς ακριβώς αλληλεπιδρούν τα κύτταρα του ήπατος με τα δίκτυα αγγείων του εργαστηρίου. Σε κάθε περίπτωση, σημειώνουν ότι το μέλλον προδιαγράφεται συναρπαστικό.

Βήμα Science

Newsroom ΑΛΤΕΡ ΕΓΚΟ