Tekstilforskere forbereder stamceller til at blive organvæv
Udgivelsesdato:Næsten 3.000 mennesker døde, mens de ventede på en organtransplantation i 2022, ifølge Organ Procurement and Transplantation Network, og mere end 100.000 mennesker forbliver på ventelisten. En NC State-forsker forestiller sig en fremtid uden behov for donororganer, og lægger grundlaget for at dyrke stamceller til erstatningsorganvæv.
Jessica M. Gluck, en adjunkt i tekstilteknik, kemi og naturvidenskab i Wilson College of Textiles, studerer mikromiljøer i den menneskelige krop. Disse mikromiljøer fremmer cellevækst og aktivitet, og de har forskellige fysiske og mekaniske egenskaber afhængigt af, hvor i kroppen de befinder sig.
Glucks laboratorium eksperimenterer med nanofibrøse materialer for at skabe stilladser, der kan overføre stamceller ind i kroppen. Celler taget fra et individ kan i det væsentlige omprogrammeres til embryonallignende stamceller. Stamcellerne er pluripotente, så de kan regenerere til enhver celle i kroppen. Gluck og hendes team ændrer de nanofibrøse stilladsers egenskaber for at efterligne visse mikromiljøer, hvilket igen tilskynder stamcellerne til at blive en bestemt type celle eller vokse til et specifikt væv.
RELATEREDE
Den grundlæggende videnskabelige forskning, der finder sted i Glucks laboratorium, vil styrke fremtidig anvendt forskning med fokus på reparation og vækst af organer: At forstå nuancerne i celleudvikling vil hjælpe forskerne med at lære, hvordan man forebygger sygdom og skaber nyt væv.
"Vi ville ikke have brug for donororganer eller donorvæv. Folk behøvede ikke at bekymre sig om, at deres kroppe afstøder transplanterede organer,” sagde Gluck. "Vi er stadig langt fra den virkelighed, men jeg tror, at vi i løbet af de næste 20 år vil begynde at se denne proces blive mere gennemførlig i personlig medicin."
På overfladen lyder tekstiler som sokker og håndklæder. Når du ser på industrien som helhed, ser du på ting lavet af polymerer, hvilket er stort set alt.
Gluck og hendes team eksperimenterer med at skabe stilladser, der specifikt efterligner mikromiljøer i hjertet og hornhinden. Forskningen involverer en blanding af tekstiler, biomedicinsk teknik, medicin og maskinteknik. Gluck har arbejdet sammen med Institut for Elektro- og Computerteknik og Fælles Institut for Biomedicinsk Teknik at studere elektriske strømme i hjerteceller. Gluck er også en del af Sammenlignende Medicinsk Institut, som fremmer tværfaglig forskning og videnskabelige opdagelser for at forbedre menneskers og dyrs sundhed. En tværfaglig tilgang er afgørende for laboratoriet. https://www.youtube.com/embed/Zqqt39k9njg?feature=oembed&enablejsapi=1Pluripotente stamceller slår synkront på samme måde som hjerteceller.
Suh Hee Cook, en ph.d. kandidat i Fiber- og polymervidenskabsprogram, havde studeret biomedicinsk teknik, før han kom til Wilson College of Textiles. De planlagde at opnå en ph.d. i biomedicinsk teknik, før de fandt ud af, at Gluck forskede i hjertevæv. Nu studerer de, hvordan pluripotente stamceller kan blive til hjertemyocytter.
"Vi er nået til det punkt, hvor stamcellerne slår som hjertemyocytter, men de slår ikke så stærkt eller så synkroniseret som en faktisk myocyt," sagde Cook. "Vi er interesserede i ledende materialer, da et hjerteslag er en elektrisk ting. Mens vi fremstiller materialet, vil vi gerne se, hvordan celler reagerer på det, og om de slår bedre.” https://www.youtube.com/embed/YiPnkXeIXWE?feature=oembed&enablejsapi=1Suh Hee Cook vandt People's Choice i NC State's Three Minute Thesis-konkurrence.
Glucks team eksperimenterer med de nanofibrøse stilladsers mekaniske og fysiske egenskaber, ændrer ting som proteinniveauer, elasticitet og ledningsevne, for at skabe et stabilt mikromiljø, der ligner dem, der findes i visse organer. Nasif Mahmood, også ph.d. kandidat i Fiber and Polymer Science-programmet, studerer øjenoverfladereparation og skabe stilladser svarende til hornhindevæv. Materialet skal være gennemsigtigt, så det ikke blokerer synet, og det skal understøtte cellevækst.
Mahmood har studeret tekstiler og forbrugervidenskab. Han havde ikke oprindeligt planer om at slutte sig til det biomedicinske felt, men han var fascineret af Glucks arbejde med pluripotente stamceller.
"Jeg ville aldrig have forestillet mig, at jeg ville være her og lave denne form for forskning," sagde Mahmood. "Jeg har aldrig været så glad for biologi. Min baggrund er inden for tekstil. Som tekstilhøjskole er der en masse fascinerende ting i vores laboratorier."
"På overfladen lyder tekstiler som sokker og håndklæder," sagde Gluck. “Når man ser på industrien som helhed, ser man på ting lavet af polymerer, hvilket stort set er alt. Du ser på at farve tekstiler. Branchen er sindssygt multidisciplinær.”
Dette arbejde er kun begyndelsen på livreddende forskning.
"Når jeg træder et skridt tilbage, tænker jeg," det her er lidt sindssygt, at se stamceller blive til hjertevæv og slå i en skål," sagde Cook. "Processen med videnskabelig opdagelse er meget givende for mig - at afdække et stykke viden og dele det med videnskabsmænd. Vi gør denne lille del af at skubbe vores felt fremad, og vi bidrager med denne viden, der kan revolutionere det medicinske område og redde en masse menneskers liv.”
Original artikelkilde: NC State Research and Innovation